JP6523952B2 - Bimesogenic compounds and mesogenic media - Google Patents
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Description
本発明は、式I
液晶ディスプレイ(LCD)は、情報を表示するために広汎に用いられている。LCDは直視ディスプレイに対し、ならびに投射型ディスプレイに対し用いられる。ほとんどのディスプレイに対して採用される電気光学方式は未だに、ねじれネマチック(TN)方式とそのさまざまな改変形である。この方式に加え、超ねじれネマチック(STN)方式および直近においては光学補償ベンド(OCB)方式および電気制御複屈折(ECB)方式が、さまざまなこれらの改変形、例えば垂直配向ネマチック(VAN)方式、パターン化ITO垂直配向ネマチック(PVA)方式、ポリマー安定化垂直配向ネマチック(PSVA)方式およびマルチドメイン垂直配向ネマチック(MVA)方式、ならびに他のものとともに、ますます使用されてきている。 Liquid crystal displays (LCDs) are widely used to display information. LCDs are used for direct view displays as well as for projection displays. The electro-optical scheme employed for most displays is still the twisted nematic (TN) scheme and its various modifications. In addition to this system, the super-twisted nematic (STN) system and most recently the optically compensated bend (OCB) system and the electrically controlled birefringence (ECB) system have various variants of these, for example the vertically aligned nematic (VAN) system, With the patterned ITO vertically aligned nematic (PVA) system, polymer stabilized vertically aligned nematic (PSVA) system and multi-domain vertically aligned nematic (MVA) system, as well as others, it is increasingly being used.
全てのこれらの方式は、基板に対し実質的に垂直な電界を、それぞれの液晶相に対して使用する。これらの方式に加え、基板、それぞれの液晶層に対し実質的に平行な電界を採用する電気光学方式も、例えば平面内切替(短縮してIPS)方式(例えばDE 40 00 451およびEP 0 588 568において開示される)およびフリンジ電界切替(FFS)方式などもまた存在する。特に後者で述べられた電気光学方式は、良好な視野角特性および改善された応答時間を有し、近年のデスクトップモニターのLCDのため、およびTV用およびマルチメディア用のディスプレイのためにまでも、ますます用いられており、それゆえTN−LCDと競合している。 All these schemes use an electric field substantially perpendicular to the substrate for each liquid crystal phase. In addition to these systems, electro-optical systems that employ an electric field substantially parallel to the substrate and the respective liquid crystal layer are also, for example, in-plane switching (shortened to IPS) systems (e.g. DE 40 00 451 and EP 0 588 568) And the like, as well as fringe field switching (FFS) schemes. In particular the electro-optical scheme mentioned in the latter has good viewing angle properties and improved response times, even for modern desktop monitor LCDs and even for displays for TVs and multimedia, It is increasingly used and hence is in competition with TN-LCD.
これらのディスプレイに加え、相対的に短いコレステリックピッチを有するコレステリック液晶を使用する新規のディスプレイ方式が、いわゆる「フレキソエレクトリック」効果を利用するディスプレイにおける使用に対して提唱されてきている。用語「液晶(liquid crystal)」、「メソ形態化合物(mesomorphic compound)」、または「メソゲン化合物(mesogenic compound)」(短縮して「メソゲン」とも言及される)は、温度、圧力および濃度の好適な条件下でメソ相(mesophase)(ネマチック、スメクチック、など)として、または特にLC相として存在することができる化合物を意味する。非両親媒性のメソゲン化合物は、例えば、1種または2種以上の棒状(calamitic)、バナナ型のまたは円板状のメソゲン基を含む。 In addition to these displays, novel display schemes using cholesteric liquid crystals with a relatively short cholesteric pitch have been proposed for use in displays utilizing the so-called "flexoelectric" effect. The terms "liquid crystal", "mesomorphic compound" or "mesogenic compound" (also referred to for short as "mesogen") are suitable for temperature, pressure and concentration. By compounds are meant compounds which can be present as mesophase (nematic, smectic, etc.) under conditions, or in particular as LC phase. The non-amphiphilic mesogenic compounds comprise, for example, one or more calamitic, banana-shaped or disc-shaped mesogenic groups.
フレキソエレクトリック液晶材料は、従来技術において公知である。フレキソエレクトリック効果は、とりわけ、Chandrasekhar, "Liquid Crystals", 2nd edition, Cambridge University Press (1992)およびand P.G. deGennes et al., "The Physics of Liquid Crystals", 2nd edition, Oxford Science Publications (1995)により記載される。 Flexoelectric liquid crystal materials are known in the prior art. Flexoelectric effects are described, inter alia, by Chandrasekhar, "Liquid Crystals", 2nd edition, Cambridge University Press (1992) and PG deGennes et al., "The Physics of Liquid Crystals", 2nd edition, Oxford Science Publications (1995). Be done.
これらのディスプレイにおいて、コレステリック液晶は「均質に位置するらせん」配置(uniform lying helix(ULH))で配向され、この表示方式もまたこの名前で称される。この目的のために、ネマチック材料と混合されたキラル物質はらせんねじれを誘発し、この材料を、コレステリック材料と等価であるキラルネマチック材料へと変形させる。用語「キラル」は一般的に、その鏡像に重ね合わせることができない対象を言い表すために用いられる。「アキラル」(非キラル)対象は、それらの鏡像と同一である対象である。用語キラルネマチックおよびコレステリックは本願において、他に明示的に示されない限り、同義に用いられる。キラル物質により誘発されるピッチ(P0)は第1近似において、用いられるキラル物質の濃度(c)と反比例である。この関係の比例定数はキラル物質のらせんねじれ力(HTP)と呼ばれ、等式(1)により定義される。
HTP ≡ 1/(c・P0) (1)
式中
cは、キラル化合物の濃度である。
In these displays, the cholesteric liquid crystals are oriented in a "uniformly located helix" configuration (ULH), which is also referred to by this name. For this purpose, the chiral substance mixed with the nematic material induces a helical twist, which transforms this material into a chiral nematic material that is equivalent to the cholesteric material. The term "chiral" is generally used to denote an object that can not be superimposed on its mirror image. "Achiral" (non-chiral) objects are objects that are identical to their mirror images. The terms chiral nematic and cholesteric are used interchangeably in the present application, unless explicitly stated otherwise. The pitch (P 0 ) induced by the chiral substance is, in a first approximation, inversely proportional to the concentration (c) of the chiral substance used. The proportionality constant of this relationship is called the helical twisting force (HTP) of the chiral substance and is defined by equation (1).
HTP ≡ 1 / (c · P 0 ) (1)
Where c is the concentration of the chiral compound.
均等に位置するらせんテクスチャは、典型的には0.2μm〜1μmの範囲の、好ましくは1.0μm以下の、特に0.5μm以下の、短いピッチのキラルネマチック液晶を用いていると解され、これはそのらせん軸を以って、液晶セルの、例えばガラス板などの基板に対して平行に、単向性に配向する。この構成において、キラルネマチック液晶のらせん軸は、複屈折板の光学軸に等価である。 The evenly positioned helical texture is understood to use short pitch chiral nematic liquid crystals, typically in the range 0.2 μm to 1 μm, preferably less than 1.0 μm, in particular less than 0.5 μm, It is unidirectionally oriented parallel to the substrate of the liquid crystal cell, eg a glass plate, with its helical axis. In this configuration, the helical axis of the chiral nematic liquid crystal is equivalent to the optical axis of the birefringent plate.
電界がらせん軸に垂直にこの構成へと適用される場合、表面安定化強誘電性液晶ディスプレイにおけるように強誘電性液晶のディレクタが回転するのに類似して、光学軸はセル平面において回転する。フレキソエレクトリック効果は、典型的には6μs〜100μsの範囲である迅速な応答時間を特徴とする。それはさらに、優れたグレースケール能を特徴とする。 When an electric field is applied to this configuration perpendicular to the helical axis, the optical axis rotates in the cell plane, analogous to the rotation of the director of the ferroelectric liquid crystal as in a surface stabilized ferroelectric liquid crystal display . The flexoelectric effect is characterized by a rapid response time which is typically in the range of 6 μs to 100 μs. It is further characterized by excellent gray scale performance.
電界は、光学軸におけるチルトにより順応されるディレクタにおけるスプレイベンド構造を誘発する。軸の回転角は、第1近似において、電解強さに正比例および線形比例する。液晶セルが交差偏光板の間に、電力なしの状態における該偏光板の1つの吸収軸に対して22.5°の角度の光学軸を以って配置される場合、光学効果は最も良好に見ることができる。22.5°のこの角度はまた電界の回転の理想角でもあり、このため、電界の反転により、光学軸は45°回転し、らせん軸の優先方向の相対配向の適切な選択により、光学軸を1つの偏光板に平行から両方の偏光板の間の中心角へと切り替えることができる。および最適のコントラストは、光学軸の切替の合計角度が45°であるときに達成される。その場合、光学遅延、すなわち液晶の有効複屈折およびセルギャップの積が波長の4分の1であるように選択されるならば、切替可能な4分の1波長板としての配置を用いることができる。他に明示的に述べられなければ、本文脈において波長は、550nm、ヒトの目の感度が最も高い波長に言及する。 The electric field induces a splay bend structure in the director which is adapted by the tilt in the optical axis. The rotation angle of the shaft is, in a first approximation, directly and linearly proportional to the electrolytic strength. When the liquid crystal cell is placed between crossed polarizers, with an optical axis at an angle of 22.5 ° to one absorption axis of the polarizer in the absence of power, the optical effect looks best Can. This angle of 22.5 ° is also the ideal angle of rotation of the electric field, so that reversal of the electric field causes the optical axis to rotate 45 °, and by appropriate choice of the relative orientation of the helical axes in the preferred direction, Can be switched from parallel to one polarizer to a central angle between both polarizers. And the optimum contrast is achieved when the total angle of switching of the optical axis is 45 °. In that case, if the optical retardation, ie the product of the effective birefringence of the liquid crystal and the cell gap, is chosen to be a quarter of the wavelength, then use the arrangement as a switchable quarter wave plate it can. Unless explicitly stated otherwise, in this context, wavelength refers to the wavelength at 550 nm, the highest sensitivity of the human eye.
光学軸の回転角度(Φ)は、式(2)により良好な近似で与えられる。
P0は、コレステリック液晶の不攪乱(undisturbed)ピッチであり、
Eは、電界強さであり、および
Kは、スプレイ弾性定数(k11)およびベンド弾性定数(K33)の平均[K=2/1(k11+k33)]であり、
およびここで
E is the field strength, and K is the average of the splay elastic constant (k 11 ) and the bend elastic constant (K 33 ) [K = 2/1 (k 11 + k 33 )],
And here
この回転角は、フレキソエレクトリック切替素子における半分の切替角度である。 This rotation angle is half the switching angle in the flexoelectric switching element.
この電気光学効果の応答時間(τ)は、式(3)により良好な近似で与えられる。
τ = [P0/(2π)]2・γ/K (3)
式中
γは、らせんの変形に関連する有効粘性率である。
The response time (τ) of this electro-optical effect is given in good approximation by equation (3).
τ = [P 0 / (2π)] 2 · γ / K (3)
Where γ is the effective viscosity associated with the deformation of the helix.
等式(4)から得ることができる、らせんを解く臨界磁場(Ec)が存在する。
Ec = (π2/P0)・[k22/(ε0・Δε)]1/2 (4)
式中
k22は、ねじれ弾性定数であり、
ε0は、真空の誘電率であり、および
Δεは、液晶の誘電異方性である。
There is a critical field (E c ) that uncoils that can be obtained from equation (4).
E c = (π 2 / P 0 ) · [k 22 / (ε 0 · Δε)] 1/2 (4)
Where k 22 is a torsional elastic constant,
ε 0 is the dielectric constant of vacuum and Δε is the dielectric anisotropy of liquid crystals.
しかしこの方式において、とりわけ、必要とされる均質な配向を獲得する際の困難、一般の駆動電圧と互換性のない、アドレスに要する不利に高い電圧、コントラストを悪化させる、あまり暗くない「オフ状態」、および大事なことだが電気光学特性における顕著なヒステリシスという、いくつかの問題が未だに解決されずにいる。 However, in this method, among other things, the difficulty in obtaining the required homogeneous orientation, the incompatible high voltage required for addressing, the incompatibility with the general drive voltage, the worse contrast, the less dark "off state" And, importantly, some problems with pronounced hysteresis in the electro-optical properties are still unsolved.
相対的に新しい表示方式、いわゆる均質起立(uniformly standing)らせん(USH)方式は、広い視野角を提供する他の表示方式(例えば、IPS、VAなど)と比較さえしても、改善された黒色レベルを示すため、IPSに引き続く代替の方式として考えられ得る。 A relatively new display mode, the so-called uniformly standing spiral (USH) mode, has improved black even when compared to other display modes that provide a wide viewing angle (eg IPS, VA etc) To indicate the level, it can be considered as an alternative to IPS.
USH方式のために、例えばULH方式のためになどのように、ビメソゲン液晶材料を用いる、フレキソエレクトリック切替が提唱されてきている。ビメソゲン化合物は、従来技術から一般に公知である(Hori, K., Iimuro, M., Nakao, A., Toriumi, H., J. Mol. Struc. 2004, 699, 23-29もまた参照)。用語「ビメソゲン化合物」は、分子内に2つのメソゲン基を含む化合物に関する。ちょうど通常のメソゲンのように、これらは、その構造に依存して、多くのメソ相を形成する。特に、式Iで表される化合物は、ネマチック液晶媒体に添加されると、第2のネマチック相を誘発する。 Flexoelectric switching has been proposed using bimesogenic liquid crystal materials for the USH system, such as for the ULH system, for example. Bimesogenic compounds are generally known from the prior art (see also Hori, K., Iimuro, M., Nakao, A., Toriumi, H., J. Mol. Struc. 2004, 699, 23-29). The term "bimesogenic compound" relates to a compound comprising two mesogenic groups in the molecule. Just like normal mesogens, they form many mesophases, depending on their structure. In particular, the compounds of the formula I induce a second nematic phase when added to the nematic liquid crystal medium.
用語「メソゲン基」は、本文脈において、液晶(LC)相挙動を誘発する能力を有する基を意味する。メソゲン基を含む化合物は、自体、必ずしもLC相を呈しなければならないわけではない。それらが他の化合物との混合物においてのみLC相挙動を示すこともまた可能である。単純化のため、用語「液晶」は本明細書において、メソゲン材料およびLC材料の両方に対して用いられる。 The term "mesogenic group" in the present context means a group having the ability to induce liquid crystal (LC) phase behavior. The compound containing the mesogenic group does not necessarily have to exhibit the LC phase itself. It is also possible that they show LC phase behavior only in mixtures with other compounds. For the sake of simplicity, the term "liquid crystal" is used herein for both mesogenic and LC materials.
しかし、好ましくなく高い必要な駆動電圧のため、キラルネマチック材料の相対的に狭い相範囲のため、およびそれらの不可逆的な切替特性のため、従来技術からの材料は現行のLCD駆動スキームでの使用にふさわしくない。 However, due to the undesirably high required drive voltage, due to the relatively narrow phase range of the chiral nematic materials, and their irreversible switching properties, materials from the prior art are used in current LCD drive schemes Not suitable for
USHおよびULH方式のディスプレイのために、改善された特性を有する新規の液晶媒体が必要である。特に、複屈折(Δn)は本光学方式のために最適化されるべきである。本明細書において複屈折Δnは、等式(5)において定義される。
Δn = ne−n0 (5)
式中、neは異常屈折率でありおよびnoは通常屈折率であり、および平均屈折率nav.は以下の等式(6)により与えられる。
nav. = [(2no 2+ne 2)/3]1/2 (6)
There is a need for new liquid crystal media with improved properties for USH and ULH displays. In particular, the birefringence (Δn) should be optimized for the present optical scheme. Herein, the birefringence Δn is defined in equation (5).
Δ n = n e − n 0 (5)
Where n e is extraordinary refractive index and n o is usually refractive index, and average refractive index n av. Is given by equation (6) below.
n av. = [(2 n o 2 + n e 2 ) / 3] 1/2 (6)
異常屈折率neおよび通常屈折率noは、Abbe屈折計を用いて測定することができる。Δnは、等式(5)から計算することができる。 Extraordinary refractive index n e and ordinary index n o can be measured using Abbe refractometer. Δ n can be calculated from equation (5).
さらに、USHおよびULH方式を利用するディスプレイのために、液晶媒体の光学遅延d*Δn(有効)は好ましくは以下の等式
sin2(π・d・Δn/λ) = 1 (7)
式中
dは、セルギャップであり、および
λは、光の波長である
を充足するようにあるべきである。等式(7)の右手側に関する偏差の許容は、+/−3%である。
Furthermore, for displays utilizing the USH and ULH systems, the optical retardation d * Δn (effective) of the liquid crystal medium is preferably the following equation
sin 2 (π · d · Δn / λ) = 1 (7)
Where d is the cell gap and λ should be such that it is the wavelength of the light. The tolerance of the deviation on the right hand side of equation (7) is +/− 3%.
本願において通常言及される光の波長は、他に明示的に特定されない限り550nmである。
セルのセルギャップは、好ましくは1μm〜20μmの範囲であり、特に2.0μm〜10μmの範囲内である。
The wavelength of light usually referred to in the present application is 550 nm unless explicitly specified otherwise.
The cell gap of the cell is preferably in the range of 1 μm to 20 μm, in particular in the range of 2.0 μm to 10 μm.
ULH/USH方式に対し、誘電異方性(Δε)は、アドレス電圧の印加の際にらせんが解けるのを防ぐために、できるだけ小さくあるべきである。好ましくは、0よりわずかに大きく、極めて好ましくは0.1以上であり、しかし好ましくは10以下、より好ましくは7以下、最も好ましくは5以下である。本願において用語「誘電的に正」は、Δε>3.0を有する化合物または成分に対して用いられ、「誘電的にニュートラル」は−1.5≦Δε≦3.0を有するもの、および「誘電的に負」はΔε<−1.5を有するものである。Δεは、1kHzの周波数においておよび20℃において決定される。それぞれの化合物の誘電異方性は、ネマチックホスト混合物におけるそれぞれの個々の化合物の10%の濃度の結果から決定される。 For the ULH / USH scheme, the dielectric anisotropy (Δε) should be as small as possible to prevent the helix from unwinding upon application of the address voltage. Preferably, it is slightly larger than 0, very preferably 0.1 or more, but preferably 10 or less, more preferably 7 or less, most preferably 5 or less. As used herein, the term "dielectrically positive" is used for compounds or components having Δε> 3.0, and "dielectrically neutral" refers to those having -1.5 ≦ Δε ≦ 3.0, and Dielectrically Negative "is one having Δε <−1.5. Δε is determined at a frequency of 1 kHz and at 20 ° C. The dielectric anisotropy of each compound is determined from the result of the 10% concentration of each individual compound in the nematic host mixture.
ホスト媒体におけるそれぞれの化合物の溶解度が10%未満である場合、その濃度を2の倍数で、得られる媒体が安定して、その特性を決定できるようになるまで、低減させる。しかし、好ましくは、結果の有意性をできるだけ高く保つために、濃度は少なくとも5%に保たれる。試験混合物の容量は、ホメオトロピック配向を有するおよびホモジニアス配向を有するセルの両方で決定される。両方のタイプのセルのセルギャップは、約20μmである。印加電圧は1kHzの周波数を有する矩形波で、二乗平均平方根値は0.5V〜1.0Vであるが、常にそれぞれの試験混合物の容量しきい値の下となるように選択される。 If the solubility of each compound in the host medium is less than 10%, its concentration is reduced by a factor of 2 until the resulting medium is stable and its properties can be determined. However, preferably, the concentration is kept at least 5% in order to keep the significance of the results as high as possible. The volume of the test mixture is determined in both cells with homeotropic orientation and with homogeneous orientation. The cell gap of both types of cells is about 20 μm. The applied voltage is a square wave with a frequency of 1 kHz and a root mean square value of 0.5 V to 1.0 V, but is chosen to always be below the capacity threshold of the respective test mixture.
Δεは(ε││−ε⊥)で定義され、一方でεavは(ε││+2ε⊥)/3で定義される。化合物の誘電体誘電率は、対象の化合物を添加した際のホスト混合物のそれぞれの値の変化から決定される。値は、100%の対象の化合物の濃度へと外挿される。典型的なホスト混合物はH.J. Coles et al., J. Appl. Phys. 2006, 99, 034104に開示され、表に示される組成を有する。 Δε is defined by (ε ││ -ε ⊥), while the epsilon av is defined by (ε ││ + 2ε ⊥) / 3. The dielectric permittivity of the compound is determined from the change in the respective values of the host mixture upon addition of the compound of interest. Values are extrapolated to 100% of the concentration of the compound of interest. A typical host mixture is disclosed in HJ Coles et al., J. Appl. Phys. 2006, 99, 034104 and has the composition shown in the table.
上述のパラメーターに加えて、媒体は好適に広汎な範囲のネマチック相、かなり小さな回転粘度および少なくとも適度に高度な比抵抗を呈する。 In addition to the parameters mentioned above, the medium preferably exhibits a wide range of nematic phases, a fairly low rotational viscosity and at least a moderately high specific resistance.
フレキソエレクトリックデバイスのための短いコレステリックピッチを有する類似の液晶組成物は、EP 0 971 016、GB 2 356 629およびColes, H.J., Musgrave, B., Coles, M.J., and Willmott, J., J. Mater. Chem., 11, p. 2709-2716 (2001)から知られている。EP 0 971 016は、自体高度なフレキソエレクトリック係数を有する、メソゲン性エストラジオールを報告する。GB 2 356 629は、フレキソエレクトリックデバイスにおけるビメソゲン化合物の使用を提唱する。フレキソエレクトリック効果は、本明細書中において、純粋なコレステリック液晶化合物中で、およびある程度まで同族の化合物の混合物中で調査されてきた。これらの化合物のほとんどは、キラル添加物ならびに単純な従来のモノメソゲン性材料であるかまたはビメソゲンのもののいずれかであるネマチック液晶材料からなる二元混合物中で用いられた。これらの材料は、不十分に広い温度範囲のキラルネマチックまたはコレステリック相、小さすぎるフレキソエレクトリック比、小さな回転角度など、実用的用途のためのいくつかの欠点を有している。 Similar liquid crystal compositions with short cholesteric pitch for flexoelectric devices are described in EP 0 971 016, GB 2 356 629 and Coles, HJ, Musgrave, B., Coles, MJ, and Willmott, J., J. Mater. Chem., 11, p. 2709-2716 (2001). EP 0 971 016 reports mesogenic estradiol with its own high flexoelectric coefficient. GB 2 356 629 proposes the use of bimesogenic compounds in flexoelectric devices. The flexoelectric effect has been investigated here in pure cholesteric liquid crystal compounds and to some extent in mixtures of homologous compounds. Most of these compounds were used in binary mixtures consisting of chiral additives as well as nematic liquid crystal materials which are either simple conventional mono-mesogenic materials or those of bi-mesogenics. These materials have several drawbacks for practical applications, such as chiral nematic or cholesteric phases with too wide a temperature range, too small flexoelectric ratio, small rotation angles.
本発明の1つの目的は、高度なスイッチ角および迅速な応答時間を呈する改善されたフレキソエレクトリックデバイスを提供することにあった。もう1つの目的は、特に機械的せん断工程を用いずにディスプレイセルの全領域にわたって良好な均質な配向を実現するフレキソエレクトリックディスプレイにおいて使用するための、有利な特性、良好なコントラスト、高度なスイッチ角および迅速な応答時間を低温においてでさえも有する、液晶材料を提供することにあった。液晶材料は、低い融点、広汎なキラルネマチック相範囲、短い温度非依存性ピッチ長および高いフレキソエレクトリック係数を呈するべきである。本発明の他の目的は、以下の詳細な説明から当業者には直ちに自明である。 One object of the present invention was to provide an improved flexoelectric device exhibiting a high degree of switch angle and rapid response time. Another object is the advantageous properties, good contrast, high switch angles, in particular for use in flexoelectric displays which achieve good homogeneous alignment over the entire area of the display cell without mechanical shearing steps. And providing a liquid crystal material having a rapid response time even at low temperature. The liquid crystal material should exhibit a low melting point, a broad chiral nematic phase range, a short temperature independent pitch length and a high flexoelectric coefficient. Other objects of the present invention will be readily apparent to those skilled in the art from the following detailed description.
本発明者らは、上記の目的は、驚くべきことに、本発明によるビメソゲン化合物を提供することにより達成できることを見出した。これらの化合物は、キラルネマチック液晶混合物において用いられるとき、低い融点、広汎なキラルネマチック相を誘導する。特に、これらは、相対的に高い値の弾性定数k11、低い値のベンド弾性定数k33およびフレキソエレクトリック係数を呈する。 The inventors have found that the above objects can be surprisingly achieved by providing the bimesogenic compounds according to the invention. These compounds, when used in chiral nematic liquid crystal mixtures, induce low melting points, a broad chiral nematic phase. In particular, they exhibit relatively high values of elastic constant k 11 , low values of bend elastic constant k 33 and flexoelectric coefficients.
それゆえ、本発明は式I
R11およびR12はそれぞれ独立して、H、F、Cl、CN、NCSまたは非置換であっても、ハロゲンまたはCNにより単置換または多置換されていてもよい1〜25個のC原子を有する直鎖のまたは分枝のアルキル基であって、それぞれの出現において互いに独立して−O−、−S−、−NH−、−N(CH3)−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−CO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−または−C≡C−により酸素原子が互いに直接的に結合しないように置き換えられていることもまた可能である該アルキル基、好ましくは極性基、より好ましくはF、Cl、CN、OCF3、CF3であり、
Therefore, the invention relates to Formula I
MG11およびMG12はそれぞれ独立して、メソゲン基であり、
MG11およびMG12の少なくとも1つは、1つ、2つまたは3つ以上の6原子環を含み、2つまたは3つ以上の6原子環を含む場合においては、これらの少なくとも2つは、好ましくは結合基−CO−O−、−O−CO−、−CH2−O−、−O−CH2−、−CF2−O−および−O−CF2−の群から選択された、2原子結合基によって結合していてもよく、
MG 11 and MG 12 are each independently a mesogenic group,
In the case where at least one of MG 11 and MG 12 contains one, two or three or more six-atom rings, and two or more six-atom rings, at least two of them are preferably linking group -CO-O -, - O- CO -, - CH 2 -O -, - O-CH 2 -, - CF 2 -O- and -O-CF 2 - selected from the group of, It may be bound by a diatomic linking group,
Sp1は、1、3または5〜40個のC原子を含むスペーサー基であり、ここで1つまたは2つ以上の非隣接かつ非末端CH2基はまた−O−、−S−、−NH−、−N(CH3)−、−CO−、−O−CO−、−S−CO−、−O−COO−、−CO−S−、−CO−O−、−CH(ハロゲン)−、−CH(CN)−、−CH=CH−または−C≡C−により置き換えられていてもよいが、2つのO原子は互いに隣接せず、2つの−CH=CH−基は互いに隣接せず、かつ−O−CO−、−S−CO−、−O−COO−、−CO−S−、−CO−O−および−CH=CH−から選択される2つの基は互いに隣接しないようにであり、好ましくは−(CH2)n−(つまりn個のC原子を有する1,n−アルキレン)、ここでnは整数、好ましくは3〜19の、より好ましくは3〜11の、最も好ましくは奇数(つまり3、5、7、9または11)であり、 Sp 1 is a spacer group comprising 1 , 3 or 5 to 40 C atoms, wherein one or more non-adjacent and non-terminal CH 2 groups are also -O-, -S-,- NH -, - N (CH 3 ) -, - CO -, - O-CO -, - S-CO -, - O-COO -, - CO-S -, - COO -, - CH ( halogen) -, -CH (CN)-, -CH = CH- or -C≡C-, may be replaced, but the two O atoms are not adjacent to each other and the two -CH = CH- groups are adjacent to each other And two groups selected from -O-CO-, -S-CO-, -O-COO-, -CO-S-, -CO-O- and -CH = CH- are not adjacent to each other is like the, preferably - (CH 2) n - (i.e. 1 having n C atoms, n- alkylene), where n is an integer Preferably the 3-19, more preferably 3 to 11, most preferably an odd number (i.e. 3, 5, 7, 9 or 11),
X11は、−CO−S−、−S−CO−、−CS−S−、−S−CS−、−CO−S−、−S−CO−、−S−CO−S−、−S−CS−S−および−S−、好ましくは−CO−S−、−S−CO−または−S−、最も好ましくは−CO−S−および−S−CO−から選択された基であり、 X 11 is —CO—S—, —S—CO—, —CS—S—, —S—CS—, —CO—S—, —S—CO—, —S—CO—S— or —S -CS-S- and -S-, preferably -CO-S-, -S-CO- or -S-, most preferably a group selected from -CO-S- and -S-CO-,
X12は、X11から独立してX11について示した意味の1つを有するか、または−CO−O−、−O−CO−、−CH=CH−、−C≡C−および−O−から選択された結合基もしくは単結合であり、好ましくは、それは−CO−S−または−S−、最も好ましくは−CO−S−および−S−CO−であり、 X 12 is either has one of the meanings given for X 11 independently of X 11, or -CO-O -, - O- CO -, - CH = CH -, - C≡C- and -O -A linking group or a single bond selected from, preferably it is -CO-S- or -S-, most preferably -CO-S- and -S-CO-,
しかし、−X11−Sp1−X12−において、2つのO原子は互いに隣接せず、2つの−CH=CH−基は互いに隣接せず、かつ−O−CO−、−S−CO−、−O−COO−、−CO−S−、−CO−O−および−CH=CH−から選択される2つの基は互いに隣接しない条件下においてである、
で表されるビメソゲン化合物に関する。
However, -X 11 -Sp 1 -X 12 - in the two O-atoms not adjacent to each other, the two -CH = CH- groups not adjacent to each other, and -O-CO -, - S- CO- And two groups selected from -O-COO-, -CO-S-, -CO-O- and -CH = CH- are not adjacent to each other,
The present invention relates to a bimesogenic compound represented by
好ましくは、
−X11−Sp1−X12−は、−S−CO−Sp1−CO−S−、−S−CO−Sp1−S−または−S−Sp1−S−、より好ましくは−S−CO−Sp1−CO−S−である。
Preferably,
-X 11 -Sp 1 -X 12 - is, -S-CO-Sp 1 -CO -S -, - S-CO-Sp 1 -S- or -S-Sp 1 -S-, more preferably -S -CO-Sp < 1 > -CO-S-.
Sp1は、−(CH2)n−であり、
nは、1、3または5〜15の整数、最も好ましくは奇数の(つまり偶数でない)整数および最も好ましくは7または9であり、
ここで−(CH2)n−における1個または2個以上のH原子は、互いに独立して任意にFまたはCH3により置き換えられていてもよい。
Sp 1 is — (CH 2 ) n —
n is an integer of 1, 3 or 5-15, most preferably an odd (ie not even) integer and most preferably 7 or 9,
Here, one or more H atoms in-(CH 2 ) n- may be independently replaced with each other optionally by F or CH 3 .
式Iで表される好ましい化合物は、式中
MG11およびMG12が互いに独立して(部分)式II
−A11−(Z11−A12)k− II
式中
Z11はそれぞれの出現において互いに独立して、単結合、任意にF、Sおよび/またはSiの1つまたは2つ以上で置換されている−COO−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−、−CF2O−、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−CF2CF2−、−CH=CH−、−CF=CF−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−または−C≡C−、好ましくは単結合であり、
Preferred compounds of the formula I are those in which MG 11 and MG 12 are independently of one another (partially)
-A 11 - (Z 11 -A 12 ) k - II
In which Z 11 is independently of one another in each occurrence -COO-, -OCO-, -O-CO, which is substituted by a single bond, optionally one or more of F, S and / or Si -O -, - OCH 2 -, - CH 2 O -, - OCF 2 -, - CF 2 O -, - CH 2 CH 2 -, - (CH 2) 4 -, - CF 2 CF 2 -, - CH = CH-, -CF = CF-, -CH = CH-COO-, -OCO-CH = CH- or -C≡C-, preferably a single bond,
A11およびA12はそれぞれの出現において互いに独立して、1,4−フェニレン、ここで加えて1つまたは2つ以上のCH基はNにより置き換えられていてもよい、トランス−1,4−シクロ−へキシレン、ここにおいて、加えて、1つまたは2つの非隣接のCH2基はOおよび/またはSにより置き換えられていてもよい、1,4−シクロヘキセニレン、1,4−ビシクロ−(2,2,2)−オクチレン、ピペリジン−1,4−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、デカヒドロ−ナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロ−ナフタレン−2,6−ジイル、シクロブタン−1,3−ジイル、スピロ[3.3]ヘプタン−2,6−ジイルまたはジスピロ[3.1.3.1]デカン−2,8−ジイルであり、全てのこれらの基は非置換であるか、F、Cl、CNまたは1〜7個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニルまたはアルコキシカルボニル基、ここで1つまたは2つ以上のH原子はFまたはClにより置換されていてもよい、で、好ましくはF、Cl、CH3またはCF3で、単置換、二置換、三置換または四置換されていることができ、および
kは、0、1、2、3または4、好ましくは1、2または3および、最も好ましくは1または2である、
で表される基である化合物である。
A 11 and A 12 independently of one another at each occurrence are 1,4-phenylene, in which one or more CH groups may optionally be replaced by N, trans-1,4- Cyclo-hexylene, in which, additionally, one or two non-adjacent CH 2 groups may be replaced by O and / or S, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-bicyclo- (2,2,2) -Octyrene, piperidine-1,4-diyl, naphthalene-2,6-diyl, decahydro-naphthalene-2,6-diyl, 1,2,3,4-tetrahydro-naphthalene-2, 6-diyl, cyclobutane-1,3-diyl, spiro [3.3] heptane-2,6-diyl or dispiro [3.1.3.1] decane-2,8-diyl, all of which Groups are unsubstituted or F, Cl, CN or alkyl having 1 to 7 C atoms, alkoxy, alkylcarbonyl or alkoxycarbonyl groups, wherein one or more H atoms are F or Optionally substituted by Cl, preferably F, Cl, CH 3 or CF 3 may be mono-, di-, tri- or tetra-substituted, and k is 0, 1, Two, three or four, preferably one, two or three, and most preferably one or two,
It is a compound which is a group represented by
式Iで表される化合物であって、式中メソゲン基MG11およびMG12がそれぞれの出現において互いに独立して1つ、2つまたは3つの6員環、好ましくは2つまたは3つの6員環を含む該化合物が、特に好ましい。 Compounds of the formula I in which the mesogenic groups MG 11 and MG 12 independently of one another in each occurrence are one, two or three six-membered rings, preferably two or three six-members Those compounds which contain a ring are particularly preferred.
式IIで表される好ましいメソゲン基の下位概念を以下に一覧する。単純化の理由のため、これらの基におけるPheは1,4−フェニレンであり、PheLは1〜4個の基Lで置換されているフェニレン、ここでLは好ましくはF、Cl、CN、OH、NO2または1〜7個のC原子を有する任意にフッ素化されたアルキル、アルコキシまたはアルカノイル基、とても好ましくはF、Cl、CN、OH、NO2、CH3、C2H5、OCH3、OC2H5、COCH3、COC2H5、COOCH3、COOC2H5、CF3、OCF3、OCHF2、OC2F5、特にF、Cl、CN、CH3、C2H5、OCH3、COCH3およびOCF3、最も好ましくはF、Cl、CH3、OCH3およびCOCH3であり、ならびにCycは1,4−シクロヘキシレンである。この一覧は、以下に示す副次式ならびにそれらの鏡像を含む。
式中
Cycは、1,4−シクロへキシレン、好ましくはトランス−1,4−シクロヘキシレンであり、
Pheは、1,4−フェニレンであり、
PheLは、1つ、2つまたは3つのフッ素原子により、1つまたは2つのCl原子によりまたは1つのCl原子および1つのF原子により置換されている、1,4−フェニレンであり、および
Zは、部分式IIのもとで与えられるZ11の意味の1つを有し、少なくとも1つは好ましくは−COO−、−OCO−、−O−CO−O−、−OCH2−、−CH2O−、−OCF2−または−CF2O−から選択される。
In the formula, Cyc is 1,4-cyclohexylene, preferably trans-1,4-cyclohexylene,
Phe is 1,4-phenylene,
PheL is 1,4-phenylene, which is substituted by one, two or three fluorine atoms, one or two Cl atoms or one Cl atom and one F atom, and Z is , With one of the meanings of Z 11 given under partial formula II, at least one is preferably -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH 2- , -CH 2 O -, - is selected, or -CF 2 O- - OCF 2.
部分式II−1、II−4、II−5、II−7、II−8、II−14、II−15、II−16、II−17、II−18およびII−19が、特に好ましい。 The partial formulas II-1, II-4, II-5, II-7, II-8, II-14, II-15, II-16, II-17, II-18 and II-19 are particularly preferred.
これらの好ましい基において、Zはそれぞれ場合において独立して、式Iのもとで与えられるZ11の意味の1つを有する。好ましくは、Zの1つは−COO−、−OCO−、−CH2−O−、−O−CH2−、−CF2−O−または−O−CF2−、より好ましくは−COO−、−O−CH2−または−CF2−O−であり、および他のものは好ましくは単結合である。 In these preferred groups, Z in each case independently has one of the meanings of Z 11 given under formula I. Preferably, one of Z is -COO -, - OCO -, - CH 2 -O -, - O-CH 2 -, - CF 2 -O- or -O-CF 2 -, more preferably -COO- , -O-CH 2 - or a -CF 2 -O-, and others are preferably a single bond.
とても好ましくは、メソゲン基MG11およびMG12の少なくとも1つは、および好ましくはそれらの両方は、それぞれおよび独立して、以下の式IIa〜IIn(2つの参照番号「IIi」および「IIl」はいかなる混乱をも避けるために意図的に省略している)およびそれらの鏡像から選択される。 Very preferably, at least one of the mesogenic groups MG 11 and MG 12 and preferably both of them is each and independently of the following formulas IIa to IIn (two reference numbers “IIi” and “IIl” It is selected from the mirror images of them intentionally omitted to avoid any confusion).
式中
Lはそれぞれの出現において互いに独立して、FまたはCl、好ましくはFであり、および
rはそれぞれの出現において互いに独立して、0、1、2または3、好ましくは0、1または2である。
In which L is independently of each other at each occurrence F or Cl, preferably F, and r is independently of each other at each occurrence 0, 1, 2 or 3, preferably 0, 1 or 2. It is.
非極性基を有する化合物の場合、R11およびR12は好ましくは、15個までのC原子を有するアルキルまたは2〜15個のC原子を有するアルコキシである。 In the case of compounds with nonpolar groups, R 11 and R 12 are preferably alkyl having up to 15 C atoms or alkoxy having 2 to 15 C atoms.
R11およびR12がアルキルまたはアルコキシラジカル、つまり、末端CH2基が−O−により置き換えられている場合、これは直鎖状または分枝状であってもよい。好ましくは直鎖状であり、2、3、4、5、6、7または8個の炭素原子を有し、よって好ましくは、例えば、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシ、ヘプトキシ、または、オクトキシ、さらにメチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシまたはテトラデコキシである。 If R 11 and R 12 are alkyl or alkoxy radicals, ie where the terminal CH 2 group is replaced by —O—, this may be linear or branched. Preferably it is linear and has 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8 carbon atoms, and thus preferably, for example, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, ethoxy Propoxy, butoxy, pentoxy, hexoxy, heptoxy or octoxy, furthermore methyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, nonoxy, decoxy, undecoxy, dodecoxy, tridecoxy or tetradecoxy.
オキサアルキル、つまり1つのCH2基が−O−により置き換えられているものは、好ましくは、例えば、直鎖の2−オキサプロピル(=メトキシメチル)、2−(=エトキシメチル)または3−オキサブチル(=2−メトキシエチル)、2−、3−または4−オキサペンチル、2−、3−、4−または5−オキサヘキシル、2−、3−、4−、5−または6−オキサヘプチル、2−、3−、4−、5−、6−または7−オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−、7−または8−オキサノニルまたは2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−または9−オキサデシルである。 Oxaalkyl, that is to say one in which one CH 2 group is replaced by —O— is preferably, for example, straight-chain 2-oxapropyl (= methoxymethyl), 2-(= ethoxymethyl) or 3-oxabutyl (= 2-methoxyethyl), 2-, 3- or 4-oxapentyl, 2-, 3-, 4- or 5-oxahexyl, 2-, 3-, 4-, 5- or 6-oxaheptyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- or 7-oxaoctyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- or 8-oxanonyl or 2-, 3-, 4- , 5-, 6-, 7-, 8- or 9-oxadecyl.
末端極性基を有する化合物の場合、R11およびR12は、CN、NO2、ハロゲン、OCH3、OCN、SCN、CORx、COORxまたは1〜4個のC原子を有する単フッ素化、オリゴフッ素化または多フッ素化アルキルまたはアルコキシ基から選択される。Rxは、1〜4個、好ましくは1〜3個のC原子を有する任意にフッ素化されたアルキルである。ハロゲンは好ましくは、FまたはClである。 In the case of compounds with terminal polar groups, R 11 and R 12 are CN, NO 2 , halogen, OCH 3 , OCN, SCN, COR x , COOR x or monofluorinated, oligo with 1 to 4 C atoms It is selected from fluorinated or polyfluorinated alkyl or alkoxy groups. R x is optionally fluorinated alkyl having 1 to 4 and preferably 1 to 3 C atoms. Halogen is preferably F or Cl.
式Iにおける特に好ましいR11およびR12は、H、F、Cl、CN、NO2、OCH3、COCH3、COC2H5、COOCH3、COOC2H5、CF3、C2F5、OCF3、OCHF2、および特にH、F、Cl、CN、OCH3およびOCF3、殊にH、F、CNおよびOCF3から選択される。 Particularly preferred R 11 and R 12 in formula I are H, F, Cl, CN, NO 2 , OCH 3 , COCH 3 , COC 2 H 5 , COOCH 3 , COOC 2 H 5 , CF 3 , C 2 F 5 , It is selected from OCF 3 , OCHF 2 and especially H, F, Cl, CN, OCH 3 and OCF 3 , in particular H, F, CN and OCF 3 .
加えて、アキラル分枝基R11および/またはR12を含有する式Iで表される化合物は、例えば、結晶化に対する傾向の低減のために、時に重要であり得る。この種の分枝基は一般的に、1つより多い鎖分枝を含有しない。好ましいアキラル分枝基は、イソプロピル、イソブチル(=メチルプロピル)、イソペンチル(=3−メチルブチル)、イソプロポキシ、2−メチル−プロポキシおよび3−メチルブトキシである。 In addition, compounds of the formula I which contain an achiral branching group R 11 and / or R 12 may sometimes be important, for example for the reduction of the tendency towards crystallization. Branched groups of this type generally do not contain more than one chain branch. Preferred achiral branching groups are isopropyl, isobutyl (= methylpropyl), isopentyl (= 3-methylbutyl), isopropoxy, 2-methyl-propoxy and 3-methylbutoxy.
スペーサー基Sp1は好ましくは、1、3または5〜40個のC原子、特に1、3または5〜25個のC原子、とても好ましくは1、3または5〜15個のC原子、および最も好ましくは5〜15個のC原子を有する線状または分枝アルキレン基であり、ここで、加えて、1個または2個以上の非隣接かつ非末端CH2基は、−O−、−S−、−NH−、−N(CH3)−、−CO−、−O−CO−、−S−CO−、−O−COO−、−CO−S−、−CO−O−、−CH(ハロゲン)−、−CH(CN)−、−CH=CH−または−C≡C−により置き換えられていてもよい。 The spacer group Sp 1 is preferably 1 , 3 or 5 to 40 C atoms, in particular 1, 3 or 5 to 25 C atoms, very preferably 1, 3 or 5 to 15 C atoms, and most preferably It is preferably a linear or branched alkylene group having 5 to 15 C atoms, where, additionally, one or more non-adjacent and non-terminal CH 2 groups are —O—, —S -, - NH -, - N (CH 3) -, - CO -, - O-CO -, - S-CO -, - O-COO -, - CO-S -, - COO -, - CH (Halogen)-, -CH (CN)-, -CH = CH- or -C≡C- may be substituted.
「末端」CH2基は、メソゲン基へと直接的に結合するものである。よって、「非末端」CH2基は、メソゲン基MG11およびMG12へと直接的には結合しない。 "Terminal" CH 2 groups are those that directly bind to the mesogenic group. Thus, the "non-terminal" CH 2 group is not directly attached to the mesogenic groups MG 11 and MG 12 .
典型的なスペーサー基は例えば、−(CH2)o−、−(CH2CH2O)p−CH2CH2−であり、ここでoは5〜40の、特に5〜25の、極めて好ましくは5〜15の整数であり、およびpは1〜8の整数、特に1、2、3または4である。 Typical spacer groups are, for example,-(CH 2 ) o -,-(CH 2 CH 2 O) p -CH 2 CH 2- , where o is 5 to 40, in particular 5 to 25, very Preferably it is an integer of 5 to 15, and p is an integer of 1 to 8, especially 1, 2, 3 or 4.
好ましいスペーサー基は、例えば、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレン、デシレン、ウンデシレン、ドデシレン、オクタデシレン、ジエチレンオキシエチレン、ジメチレンオキシブチレン、ペンテニレン、ヘプテニレン、ノネニレンおよびウンデセニレンである。 Preferred spacer groups are, for example, pentylene, hexylene, heptylene, octylene, nonylene, decylene, undecylene, dodecylene, octadecylene, diethyleneoxyethylene, dimethyleneoxybutylene, pentenylene, heptenylene, nonenylene and undecenylene.
式Iで表される本発明の化合物であって、式中Spが5〜15個のC原子を有するアルキレンを示している該化合物が、特に好ましい。直鎖のアルキレン基が特に好ましい。 Particular preference is given to compounds of the invention of the formula I in which Sp denotes an alkylene having 5 to 15 C atoms. Straight chain alkylene groups are particularly preferred.
奇数個のC原子、好ましくは5、7、9、11、13または15個のC原子を有する直鎖状アルキレンであるスペーサー基が好ましく、7、9および11個のC原子を有する直鎖状アルキレンスペーサーがとても好ましい。 A spacer group which is a linear alkylene having an odd number of C atoms, preferably 5, 7, 9, 11, 13 or 15 C atoms is preferred, and a linear one having 7, 9 and 11 C atoms Alkylene spacers are very preferred.
本発明の別の態様において、スペーサー基は、偶数個のC原子を有する、好ましくは6、8、10、12および14個のC原子を有する直鎖状アルキレンである。この態様は、X11およびX12の一方が1個の原子からなる、つまり−S−もしくは−O−であるか、または3個の原子からなる、例えば−S−CO−、−S−CO−S−もしくは−S−CS−S−であり、他方が1または3個のC原子からならない場合に特に好ましい。 In another aspect of the invention, the spacer group is a linear alkylene having an even number of C atoms, preferably 6, 8, 10, 12 and 14 C atoms. In this embodiment, one of X 11 and X 12 consists of one atom, ie, is -S- or -O-, or consists of three atoms, for example, -S-CO-, -S-CO It is especially preferred when it is -S- or -S-CS-S- and the other does not consist of 1 or 3 C atoms.
式Iで表される本発明の化合物であって、式中Spが5〜15個のC原子を有する完全に重水素化されたアルキレンを示している該化合物が、特に好ましい。重水素化された直鎖のアルキレン基がとても好ましい。部分的に重水素化された直鎖のアルキレン基が最も好ましい。 Particular preference is given to compounds of the invention of the formula I, in which Sp denotes a fully deuterated alkylene having 5 to 15 C atoms. Deuterated linear alkylene groups are very preferred. Most preferred are partially deuterated linear alkylene groups.
式Iで表される化合物であって、式中メソゲン基R11−MG11−X11−およびR12−MG12−X12−が互いに異なる該化合物が好ましい。もう1つの態様において、式Iで表される化合物であって、式IにおけるR11−MG11−X11−およびR12−MG12−X12−が互いに同一である該化合物である。 Preference is given to compounds of the formula I, in which the mesogenic groups R 11 -MG 11 -X 11 -and R 12 -MG 12 -X 12- are different from one another. In another embodiment, a compound of formula I, R 11 -MG 11 -X 11 in formula I - is that the compounds are identical to each other - and R 12 -MG 12 -X 12.
式Iで表される好ましい化合物は、式IA〜IEで表される、好ましくは式IAおよび/またはICで表される化合物の群から選択される。
式中、R11およびR12は、互いに独立して上に定義したとおりであり、これらの基の好ましい意味を含み、好ましくはR11はFまたはCNであり、好ましくはR12はOCF3、CF3、FまたはCN、より好ましくはFまたはCNおよび最も好ましくはCNであり、かつここでLは、各出現において互いに独立してF、Clまたは好ましくはFまたはCl、最も好ましくはFである。 In which R 11 and R 12 are, independently of one another, as defined above, including the preferred meanings of these groups, preferably R 11 is F or CN, preferably R 12 is OCF 3 , CF 3 , F or CN, more preferably F or CN and most preferably CN, and wherein L is independently of each other at each occurrence F, Cl or preferably F or Cl, most preferably F .
特に好ましい化合物は、側方位において(つまりLとして)0、2つまたは4つのF原子を担持する、上で与えられる式の群から選択される。
本発明の好ましい態様において、R11はOCF3であり、R12はOCF3、FまたはCN、好ましくはOCF3またはCNおよび最も好ましくはCNである。
Particularly preferred compounds are selected from the group of formulas given above which carry 0, 2 or 4 F atoms in the lateral orientation (ie as L).
In a preferred embodiment of the invention, R 11 is OCF 3 and R 12 is OCF 3 , F or CN, preferably OCF 3 or CN and most preferably CN.
式Iで表される化合物は、自体公知のおよび有機化学の標準的著作物、例えばHouben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgartなどに記載される方法に従ってまたは同様に合成することができる。好ましい製造方法は、以下の合成スキームから獲得することができる。 The compounds of the formula I can be synthesized according to or in analogy to standard processes known per se and in organic chemistry, such as those described in Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgart etc. it can. A preferred method of preparation can be obtained from the following synthesis scheme.
式Iで表される化合物は、好ましくは以下の一般的な反応スキームに従ってアクセス可能である。
反応スキームI
Reaction scheme I
式中、nは、3または5〜15、好ましくは5、7または9の整数であり、Rは、それぞれの出現において独立してR11について示した意味の1つを有し、第2の出現において代替的に、これらの基の好ましい意味を含むR12について示した追加の意味の1つを有してもよく、連続反応の条件は以下のとおりである: In which n is an integer of 3 or 5 to 15, preferably 5, 7 or 9 and R has one of the meanings given for R 11 independently at each occurrence, the second Alternatively, it may have one of the additional meanings given for R 12 including the preferred meanings of these groups, the conditions of the continuous reaction being as follows:
a) TBAF、THF、20℃;
b) K3PO4、ジオキサン、H2O、Pd(dppf)2Cl2、還流;
c) NaC2H5OH、C2H5OH、25℃、2時間;および
d) DCC、DMAP、DCM、25℃。
a) TBAF, THF, 20 ° C .;
b) K 3 PO 4 , dioxane, H 2 O, Pd (dppf) 2 Cl 2 , reflux;
c) NaC 2 H 5 OH, C 2 H 5 OH, 25 ° C., 2 hours; and d) DCC, DMAP, DCM, 25 ° C.
このスキームおよび以下のスキームにおいて示す全てのフェニレン部分は、互いに独立して、1つ、2つまたは3つの、好ましくは1つまたは2つのF原子、または1つのClまたは1つのClおよび1つのF原子を任意に担持してもよい。
かかるフッ素化化合物の製造のための例示的な反応スキームを、以下のスキームに示す。
All phenylene moieties shown in this and the following schemes are, independently of one another, one, two or three, preferably one or two F atoms, or one Cl or one Cl and one F Atoms may optionally be supported.
An exemplary reaction scheme for the preparation of such fluorinated compounds is shown in the following schemes.
反応スキームIIReaction scheme II
式中、nは3または5〜15、好ましくは5、7または9の整数であり、ならびに連続反応の条件は、以下のとおりである:
a) キサントホス、((CH3)2CH)2NC2H5、トルエン、Pd2(dba)3、90℃;
b) K3PO4、ジオキサン、H2O、Pd(dppf)2Cl2、還流;
c) NaC2H5OH、C2H5OH、25℃、2時間;および
d) DCC、DMAP、DCM、25℃。
In the formula, n is an integer of 3 or 5 to 15, preferably 5, 7 or 9, and the conditions of the continuous reaction are as follows:
a) Xantphos, ((CH 3 ) 2 CH) 2 NC 2 H 5 , toluene, Pd 2 (dba) 3 , 90 ° C .;
b) K 3 PO 4 , dioxane, H 2 O, Pd (dppf) 2 Cl 2 , reflux;
c) NaC 2 H 5 OH, C 2 H 5 OH, 25 ° C., 2 hours; and d) DCC, DMAP, DCM, 25 ° C.
反応スキームIIIReaction scheme III
式中、nは、3または5〜15、好ましくは5、7または9の整数であり、連続反応の条件は、以下のとおりである:
a) キサントホス、((CH3)2CH)2NC2H5、トルエン、Pd2(dba)3、90℃;
b) K3PO4、ジオキサン、H2O、Pd(dppf)2Cl2、還流;
c) NaC2H5OH、C2H5OH、25℃、2時間;および
d) CeCO3、(CH3)2CO、DMF、60℃。
In the formula, n is an integer of 3 or 5 to 15, preferably 5, 7 or 9, and the conditions for the continuous reaction are as follows:
a) Xantphos, ((CH 3 ) 2 CH) 2 NC 2 H 5 , toluene, Pd 2 (dba) 3 , 90 ° C .;
b) K 3 PO 4 , dioxane, H 2 O, Pd (dppf) 2 Cl 2 , reflux;
c) NaC 2 H 5 OH, C 2 H 5 OH, 25 ° C., 2 hours; and d) CeCO 3 , (CH 3 ) 2 CO, DMF, 60 ° C.
本発明のもう1つの目的は、液晶媒体における式Iで表されるビメソゲン化合物の使用である。 Another object of the invention is the use of the bimesogenic compounds of the formula I in liquid-crystalline media.
式Iで表される化合物は、ネマチック液晶混合物へと添加されるとき、ネマチックの下の相を作り出す。本文脈において、ネマチック液晶混合物に対するビメソゲン化合物の影響の最初の示唆は、Barnes, P.J., Douglas, A.G., Heeks, S.K., Luckhurst, G.R., Liquid Crystals, 1993, Vol.13, No.4, 603- 613により報告された。この参考文献は、高度に極性なアルキルスペーサー性二量体を例示し、ネマチックの下の相を認識し、これをスメクチックの1タイプであると結論付けている。 The compounds of formula I, when added to the nematic liquid crystal mixture, create a phase below the nematic. In this context, the first suggestion of the influence of bimesogenic compounds on nematic liquid crystal mixtures is given by Barnes, PJ, Douglas, AG, Heeks, SK, Luckhurst, GR, Liquid Crystals, 1993, Vol. 13, No. 4, 603- 613 Reported by This reference exemplifies highly polar alkyl spacer dimers and recognizes the phase below the nematic and concludes that it is a type of smectic.
ネマチック相の下に存在するメソ相の写真証拠は、Henderson, P.A., Niemeyer, O., Imrie, C.T. in Liquid Crystals, 2001, Vol. 28, No.3, 463-472により刊行されたが、さらには調査されなかった。 Photographic evidence of the mesophase present under the nematic phase was published by Henderson, PA, Niemeyer, O., Imrie, CT in Liquid Crystals, 2001, Vol. 28, No. 3, 463-472 but further Was not investigated.
Liquid Crystals, 2005, Vol. 32, No. 11-12, 1499-1513 Henderson, P.A., Seddon, J.M. and Imrie, C.T.において、ネマチックの下の新しい相が、いくつかの特別な例において、スメクチックC相に属することが報告された。第1のネマチックの下の追加のネマチック相が、Panov, V.P., Ngaraj, M., Vij, J.K., Panarin, Y.P., Kohlmeier, A., Tamba, M.G., Lewis, R.A. and Mehl, G.H. in Phys.Rev.Lett. 2010, 105, 1678011 -1678014により報告された。 In Liquid Crystals, 2005, Vol. 32, No. 11-12, 1499-1513 Henderson, PA, Seddon, JM and Imrie, CT, a new phase under nematic, in some special cases, smectic C phase It was reported that it belongs to Additional nematic phases under the first nematic are Panov, VP, NGaraj, M., Vij, JK, Panarin, YP, Kohlmeier, A., Tamba, MG, Lewis, RA and Mehl, GH in Phys. Lett. 2010, 105, 1678011-1678014.
本文脈において、式Iで表される新しい、本発明のビメソゲン化合物がまた、第2のネマチック相として割り当てられている新規のメソ相を示す。このメソ相は、元来のネマチック液晶相よりも下の温度において存在し、本願により提供される独自の混合物概念において観察されてきている。 In the present context, the novel, inventive bimesogenic compounds of the formula I also show novel mesophases which are assigned as second nematic phase. This meso phase exists at temperatures below the original nematic liquid crystal phase and has been observed in the unique mixture concept provided by the present application.
従って、本発明による式Iで表されるビメソゲン化合物は、第2のネマチック相をが、通常はこの相を有しないネマチック混合物において誘発せしめることを許容する。さらに、式Iで表される化合物の量を変化させることにより、第2のネマチックの相挙動を必要な温度へと合わすことを許容する。 Thus, the bimesogenic compounds of the formula I according to the invention allow the second nematic phase to be induced in nematic mixtures which usually do not have this phase. Furthermore, varying the amount of the compound of the formula I allows the phase behavior of the second nematic to be brought to the required temperature.
それゆえ本発明は、式Iで表される少なくとも1種の化合物を含む液晶媒体に関する。 The invention therefore relates to liquid-crystalline media which comprise at least one compound of the formula I.
本発明による混合物のいくつかの好ましい態様を、以下に示す。 Some preferred embodiments of the mixture according to the invention are shown below.
式Iで表される化合物であって、式中メソゲン性基MG11およびMG12は、それぞれの出現において互いに独立して、1つ、2つまたは3つの6員環、好ましくは2つまたは3つの六員環を含む。 Compounds of the formula I, in which the mesogenic groups MG 11 and MG 12 independently of one another in each occurrence are one, two or three six-membered rings, preferably two or three Contains six six-membered rings.
部分式II−1、II−4、II−6、II−7、II−13、II−14、II−15、II−16、II−17およびI−18が好ましい。 The subformulae II-1, II-4, II-6, II-7, II-13, II-14, II-15, II-16, II-17 and I-18 are preferred.
好ましくは、式IにおけるR11およびR12は、H、F、Cl、CN、NO2、OCH3、COCH3、COC2H5、COOCH3、COOC2H5、CF3、C2F5、OCF3、OCHF2、およびOC2F5から、特にH、F、Cl、CN、OCH3およびOCF3から、殊にH、F、CNおよびOCF3から選択される。 Preferably, R 11 and R 12 in formula I are H, F, Cl, CN, NO 2 , OCH 3 , COCH 3 , COC 2 H 5 , COOCH 3 , COOC 2 H 5 , CF 3 , C 2 F 5 , OCF 3 , OCHF 2 and OC 2 F 5 , in particular H, F, Cl, CN, OCH 3 and OCF 3 , in particular H, F, CN and OCF 3 .
典型的なスペーサー基(Sp1)は例えば、−(CH2)o−、−(CH2CH2O)p−CH2CH2−であり、ここでoは1、3、5〜40の、特に1、3、5〜25の、極めて好ましくは5〜15の整数であり、およびpは1〜8の整数、特に1、2、3または4である。 Typical spacer groups (Sp 1 ) are, for example,-(CH 2 ) o -,-(CH 2 CH 2 O) p -CH 2 CH 2- , where o is 1, 3, 5 to 40 , In particular 1, 3, 5-25, very preferably an integer of 5-15, and p is an integer of 1-8, especially 1, 2, 3 or 4.
式Iで表される化合物であって、式IにおけるR11−MG11−X11−およびR12−MG12−X12−が同一である化合物が好ましい。
本発明による媒体は好ましくは、1種、2種、3種、4種または5種以上の、好ましくは1種、2種または3種の、式Iで表される化合物を含む。
Preference is given to compounds of the formula I in which R 11 -MG 11 -X 11 -and R 12 -MG 12 -X 12 -in the formula I are identical.
The medium according to the invention preferably comprises one, two, three, four or more, preferably one, two or three, compounds of the formula I.
液晶媒体における式Iで表される化合物の量は、全体の混合物の、好ましくは1〜50重量%、特には5〜40重量%、とても好ましくは10〜30重量%である。 The amount of compounds of the formula I in the liquid-crystalline medium is preferably 1 to 50% by weight, in particular 5 to 40% by weight, very preferably 10 to 30% by weight, of the total mixture.
好ましい態様において、本発明による液晶媒体は加えて、GB 2 356 629から公知であるものまたはそれから公知であるものに類似するものなどのような、式IIIで表される1種または2種以上の化合物を含む。
R31−MG31−X31−Sp3−X32−MG32−R32 III
式中
R31およびR32はそれぞれ独立して、H、F、Cl、CN、NCSまたは非置換であるか、ハロゲンまたはCNにより単置換または多置換されていてもよい1〜25個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキルであって、1つまたは2つ以上の非隣接のCH2基がそれぞれの場合において互いに独立して−O−、−S−、−NH−、−N(CH3)−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−CO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−または−C≡C−により酸素原子が互いに直接的に結合しないように置き換えらていることができる該アルキルであり、
MG31およびMG32はそれぞれ独立して、メソゲン基であり、
In a preferred embodiment, the liquid crystal medium according to the invention is additionally added to one or more of the compounds of the formula III, such as those known from or analogous to those known from GB 2 356 629 Contains the compound.
R 31 -MG 31 -X 31 -Sp 3 -X 32 -MG 32 -R 32 III
In the formula, R 31 and R 32 are each independently H, F, Cl, CN, NCS or 1 to 25 C atoms which may be unsubstituted or mono- or poly-substituted by halogen or CN A straight-chain or branched alkyl having one or more non-adjacent CH 2 groups in each case independently of one another in each case —O—, —S—, —NH—, —N ( CH 3) -, - CO - , - COO -, - OCO -, - OCO-O -, - S-CO -, - CO-S -, - CH = CH -, - CH = CF -, - Said alkyl which may be replaced by CF = CF— or —C≡C— such that the oxygen atoms are not directly linked to one another,
MG 31 and MG 32 are each independently a mesogenic group,
Sp3は、5〜40個のC原子からなるスペーサー基であり、ここで1つまたは2つ以上の隣接していないCH2基はまた、−O−、−S−、−NH−、−N(CH3)−、−CO−、−O−CO−、−S−CO−、−O−COO−、−CO−S−、−CO−O−、−CH(ハロゲン)−、−CH(CN)−、−CH=CH−または−C≡C−によって置き換えられていてもよく、ならびに Sp 3 is a spacer group consisting of 5 to 40 C atoms, where one or more non-adjacent CH 2 groups are also —O—, —S—, —NH—, — N (CH 3) -, - CO -, - O-CO -, - S-CO -, - O-COO -, - CO-S -, - COO -, - CH ( halogen) -, - CH (CN)-, -CH = CH- or -C≡C-, which may be replaced, and
X31およびX32はそれぞれ独立して、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−CO−O−、−CO−NH−、−NH−CO−、−CH2CH2−、−OCH2−、−CH2O−、−SCH2−、−CH2S−、−CH=CH−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−C≡C−または単結合であり、および
式Iで表される化合物が除外される条件を以ってである。
X 31 and X 32 are each independently -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -CO-NH-, -NH-CO- , -CH 2 CH 2 -, - OCH 2 -, - CH 2 O -, - SCH 2 -, - CH 2 S -, - CH = CH -, - CH = CH-COO -, - OCO-CH = CH -, -C≡C- or a single bond, and under the conditions that the compounds of formula I are excluded.
メソゲン基MG31およびMG32は好ましくは、式IIのものから選択される。 The mesogenic groups MG 31 and MG 32 are preferably selected from those of the formula II.
式IIIで表される化合物であって、式中R31−MG31−X31−およびR32−MG32−X32−が同一である該化合物が、特に好ましい。 Particular preference is given to compounds of the formula III in which R 31 -MG 31 -X 31 -and R 32 -MG 32 -X 32 -are identical.
本発明のもう1つの好ましい態様は、式IIIで表される化合物であって、式中R31−MG31−X31−およびR32−MG32−X32−が異なる該化合物に関する。 Another preferred embodiment of the present invention is a compound of the formula III, wherein R 31 -MG 31 -X 31 -, and R 32 -MG 32 -X 32 - about different said compounds.
式IIIで表される化合物であって、式中メソゲン性基MG31およびMG32が1つ、2つまたは3つの6員環を含む該化合物が特に好ましく、以下に一覧される式IIから選択されるメソゲン性基である該化合物がとても好ましい。 Particular preference is given to compounds of the formula III in which the mesogenic groups MG 31 and MG 32 contain one, two or three six-membered rings, particular preference being given to compounds of the formula II listed below Very preferred are those compounds which are mesogenic groups.
式IIIにおけるMG31およびMG32に対し、従属式II−1、II−4、II−6、II−7、II−13、II−14、II−15、II−16、II−17およびII−18が特に好ましい。これらの好ましい基において、Zはそれぞれの場合において独立して、式IIにおいて与えられるZ1の意味の1つを有する。好ましくはZは、−COO−、−OCO−、−CH2CH2−、−C≡C−または単結合である。 For MG 31 and MG 32 in formula III, subformulae II-1, II-4, II-6, II-7, II-13, II-14, II-15, II-16, II-17 and II -18 is particularly preferred. In these preferred groups, Z in each case independently has one of the meanings of Z 1 given in formula II. Preferably Z is, -COO -, - OCO -, - CH 2 CH 2 -, - C≡C- or a single bond.
とても好ましくは、メソゲン性基MG31およびMG32は、式IIa〜IIoおよびそれらの鏡像から選択される。 Most preferably, the mesogenic groups MG 31 and MG 32 are selected from formulas IIa to IIo and their mirror images.
非極性の極性基を有する化合物の場合、R31およびR32は好ましくは、15個までのC原子を有するアルキルまたは2〜15個のC原子を有するアルコキシである。 In the case of compounds with nonpolar polar groups, R 31 and R 32 are preferably alkyl having up to 15 C atoms or alkoxy having 2 to 15 C atoms.
R31またはR32がアルキルまたはアルコキシラジカルである、つまり末端CH2基が−O−で置き換えられている場合、これは直鎖状または分枝状であってもよい。好ましい直鎖は、2、3、4、5、6、7または8個の炭素原子を有し、よって好ましくは、例えば、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシ、ヘプトキシ、またはオクトキシ、さらにメチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシまたはテトラデコキシである。 If R 31 or R 32 is an alkyl or alkoxy radical, ie the terminal CH 2 group is replaced by —O—, this may be linear or branched. Preferred straight chains have 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8 carbon atoms and are thus preferably, for example, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, ethoxy, propoxy, Butoxy, pentoxy, hexoxy, heptoxy or octoxy, furthermore methyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, nonoxy, decoxy, undecoxy, dodecoxy, tridecoxy or tetradecoxy.
オキサアルキル、つまり1つのCH2基が−O−により置き換えられているものは、好ましくは、例えば、直鎖状の2−オキサプロピル(=メトキシメチル)、2−(=エトキシメチル)または3−オキサブチル(=2−メトキシエチル)、2−、3−、または4−オキサペンチル、2−、3−、4−、または5−オキサヘキシル、2−、3−、4−、5−、または6−オキサヘプチル、2−、3−、4−、5−、6−または7−オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−、7−または8−オキサノニルまたは2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−または9−オキサデシルである。 Oxaalkyl, that is to say one in which one CH 2 group is replaced by —O—, is preferably, for example, straight-chain 2-oxapropyl (= methoxymethyl), 2-(= ethoxymethyl) or 3- Oxabutyl (= 2-methoxyethyl), 2-, 3- or 4-oxapentyl, 2-, 3-, 4- or 5-oxahexyl, 2-, 3-, 4-, 5- or 6 -Oxaheptyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6- or 7-oxaoctyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7- or 8-oxanonyl or 2-, 3- -, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- or 9-oxadecyl.
末端極性基を有する化合物の場合において、R31およびR32はCN、NO2、ハロゲン、OCH3、OCN、SCN、CORx、COORxまたは1〜4個のC原子を有する単フッ素化、オリゴフッ素化または多フッ素化アルキルまたはアルコキシ基から選択される。Rxは、1〜4個の、好ましくは1〜3個のC原子を有する、任意にフッ素化されたアルキルである。ハロゲンは好ましくは、FまたはClである。 In the case of compounds with terminal polar groups, R 31 and R 32 are CN, NO 2 , halogen, OCH 3 , OCN, SCN, COR x , COOR x or monofluorinated, oligo with 1 to 4 C atoms It is selected from fluorinated or polyfluorinated alkyl or alkoxy groups. R x is optionally fluorinated alkyl having 1 to 4 and preferably 1 to 3 C atoms. Halogen is preferably F or Cl.
特に好ましくは、式IIIにおけるR31およびR32は、F、Cl、CN、NO2、OCH3、COCH3、COC2H5、COOCH3、COOC2H5、CF3、C2F5、OCF3、OCHF2,およびOC2F5から、特にF、Cl、CN、OCH3およびOCF3から選択される。 Particularly preferably, R 31 and R 32 in formula III is, F, Cl, CN, NO 2, OCH 3, COCH 3, COC 2 H 5, COOCH 3, COOC 2 H 5, CF 3, C 2 F 5, It is selected from OCF 3 , OCHF 2 and OC 2 F 5 , in particular from F, Cl, CN, OCH 3 and OCF 3 .
式IIIにおけるスペーサー基Sp3に関し、この目的に関し当業者に公知の全ての基を用いることができる。スペーサー基Spは好ましくは、5〜40個のC原子、特に5〜25個のC原子、とても好ましくは5〜15個のC原子を有する線状または分枝のアルキレン基であって、ここにおいて、加えて、1つまたは2つ以上の非隣接のCH2基が−O−、−S−、−NH−、−N(CH3)−、−CO−、−O−CO−、−S−CO−、−O−COO−、−CO−S−、−CO−O−、−CH(ハロゲン)−、−CH(CN)−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられていてもよい該アルキレン基である。 With regard to the spacer group Sp 3 in formula III, all groups known to the person skilled in the art for this purpose can be used. The spacer group Sp is preferably a linear or branched alkylene group having 5 to 40 C atoms, in particular 5 to 25 C atoms, very preferably 5 to 15 C atoms, In addition, one or more non-adjacent CH 2 groups are —O—, —S—, —NH—, —N (CH 3 ) —, —CO—, —O—CO—, —S -CO-, -O-COO-, -CO-S-, -CO-O-, -CH (halogen)-, -CH (CN)-, -CH = CH- or -C≡C- It is this alkylene group which may be.
典型的なスペーサー基は例えば−(CH2)o−、−(CH2CH2O)p−CH2CH2−、−CH2CH2−S−CH2CH2−または−CH2CH2−NH−CH2CH2−であり、ここでoは5〜40の、特に5〜25の、とても好ましくは5〜15の整数であり、およびpは1〜8の整数、特に1、2、3または4である。 Typical spacer groups are for example - (CH 2) o -, - (CH 2 CH 2 O) p -CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH 2 -S-CH 2 CH 2 - or -CH 2 CH 2 -NH-CH 2 CH 2 - and is, where o is 5 to 40, in particular from 5 to 25, is very preferably an integer of 5-15, and p is an integer of 1 to 8, in particular 1, 2 , 3 or 4.
好ましいスペーサー基は、例えば、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレン、デシレン、ウンデシレン、ドデシレン、オクタデシレン、ジエチレンオキシエチレン、ジメチレンオキシブチレン、ペンテニレン、ヘプテニレン、ノネニレンおよびウンデセニレンである。 Preferred spacer groups are, for example, pentylene, hexylene, heptylene, octylene, nonylene, decylene, undecylene, dodecylene, octadecylene, diethyleneoxyethylene, dimethyleneoxybutylene, pentenylene, heptenylene, nonenylene and undecenylene.
特に好ましいのは、式IIIで表される本発明の化合物であって、式中Sp3が5〜15個のC原子を有するアルキレンを示すものである。直鎖状のアルキレン基が特に好ましい。 Particularly preferred are compounds of the invention of the formula III, in which Sp 3 represents an alkylene having 5 to 15 C atoms. Linear alkylene groups are particularly preferred.
本発明のもう1つの好ましい態様において、式IIIで表されるキラル化合物は、式IVで表されるキラル基である少なくとも1つのスペーサー基Sp1を含む。 In another preferred embodiment of the present invention, the chiral compound of formula III comprises at least one spacer group Sp 1 which is a chiral group of formula IV.
式IIIにおけるX31およびX32は好ましくは、−O−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−CO−O−または単結合を示す。式III−1〜III−4から選択される以下の化合物が特に好ましい。 X 31 and X 32 in Formula III preferably represent -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O- or a single bond. Particularly preferred are the following compounds selected from formulas III-1 to III-4.
式中、R31およびR32は式IIIのもとで与えられた意味を有し、Z31およびZ31−IはZ31として定義され、およびZ32およびZ32−Iはそれぞれ式IIIにおけるZ31およびZ32−Iの逆転の基であり、およびoおよびrはそれぞれの出現において独立して上に定義されるとおり、ならびにこれらの基の好ましい意味であり、およびここでLはそれぞれの出現において互いに独立して好ましくはF、Cl、CN、OH、NO2または1〜7個のC原子を有する任意にフッ素化されたアルキル、アルコキシまたはアルカノイル基、とても好ましくはF、Cl、CN、OH、NO2、CH3、C2H5、OCH3、OC2H5、COCH3、COC2H5、COOCH3、COOC2H5、CF3、OCF3、OCHF2、OC2F5、特にF、Cl、CN、CH3、C2H5、OCH3、COCH3およびOCF3、最も好ましくはF、Cl、CH3、OCH3およびCOCH3であり、ならびにここから式Iで表される化合物は除外される。 In which R 31 and R 32 have the meanings given under formula III, Z 31 and Z 31-I are defined as Z 31 and Z 32 and Z 32-I respectively in formula III Z 31 and Z 32-I are inverted groups, and o and r are independently as defined above at each occurrence and are the preferred meanings of these groups, and where L is In the occurrence independently of one another preferably F, Cl, CN, OH, NO 2 or optionally fluorinated alkyl having 1 to 7 C atoms, alkoxy or alkanoyl groups, very preferably F, Cl, CN, OH, NO 2, CH 3, C 2 H 5, OCH 3, OC 2 H 5, COCH 3, COC 2 H 5, COOCH 3, COOC 2 H 5, CF 3 , OCF 3 , OCHF 2 , OC 2 F 5 , in particular F, Cl, CN, CH 3 , C 2 H 5 , OCH 3 , COCH 3 and OCF 3 , most preferably F, Cl, CH 3 , OCH 3 and The compounds of the formula I which are COCH 3 and from here are excluded.
本発明による特に好ましい混合物は、式III−1a〜III−1eおよびIII−3a〜III−3bで表される1種または2種以上の化合物を含む。
本発明の好ましい態様において、液晶媒体は2〜25種、好ましくは3〜15種の式IIIで表される化合物からなっている。 In a preferred embodiment of the invention, the liquid-crystalline medium consists of 2 to 25, preferably 3 to 15, compounds of the formula III.
液晶媒体における式IIIで表される化合物の量は、全体の混合物の、好ましくは10〜95重量%、特に15〜90重量%、とても好ましくは20〜85重量%である。 The amount of the compound of the formula III in the liquid crystal medium is preferably 10 to 95% by weight, in particular 15 to 90% by weight, very preferably 20 to 85% by weight, of the total mixture.
好ましくは、全体として媒体における式III−1aおよび/またはIII−1bおよび/またはIII−1cおよび/またはIII−1eおよび またはIII−3aおよび/またはIII−3bで表される化合物の割合は、好ましくは少なくとも70重量%である。 Preferably, the proportion of the compound represented by Formula III-1a and / or III-1b and / or III-1c and / or III-1e and or III-3a and / or III-3b in the medium as a whole is preferably Is at least 70% by weight.
本発明による特に好ましい媒体は、自体は液晶相を必ずしも示す必要がなく、自体に良好な均質な配向を与える少なくとも1種または2種以上のキラルドーパントを含む。 Particularly preferred media according to the invention do not necessarily have to exhibit a liquid crystal phase, but comprise at least one or more chiral dopants which give them a good homogeneous alignment.
式IV
式中EおよびFはそれぞれ独立して1,4−フェニレンまたはトランス−1,4−シクロヘキシレンであり、vは0または1であり、Z0は−COO−、−OCO−、−CH2CH2−または単結合であり、およびRは1〜12個のC原子を有するアルキル、アルコキシまたはアルカノイルである
から選択されるキラルドーパントが特に好ましい。
Formula IV
In the formula, E and F are each independently 1,4-phenylene or trans-1,4-cyclohexylene, v is 0 or 1, and Z 0 is -COO-, -OCO-, -CH 2 CH Particularly preferred are chiral dopants selected from 2 -or single bonds, and R is alkyl, alkoxy or alkanoyl having 1 to 12 C atoms.
式IVで表される化合物およびこれらの合成は、WO 98/00428に記載される。特に好ましいのは、以下の表Dに示される、化合物CD−1である。式Vで表される化合物およびこれらの合成は、GB 2,328,207に記載される。 The compounds of the formula IV and their synthesis are described in WO 98/00428. Particularly preferred is the compound CD-1 shown in Table D below. The compounds of the formula V and their synthesis are described in GB 2,328,207.
特に好ましいのは、高度ならせんねじれ力(HTP)を有するキラルドーパント、特にWO 98/00428に開示されるものである。 Particularly preferred are chiral dopants having a high degree of helical twisting power (HTP), especially those disclosed in WO 98/00428.
さらに典型的に用いられるキラルドーパントは、例えば、商業的に利用可能なR/S−5011、CD−1、R/S−811およびCB−15である(Merck KGaA, Darmstadt, Germanyから)。 Further typically used chiral dopants are, for example, commercially available R / S-5011, CD-1, R / S-811 and CB-15 (from Merck KGaA, Darmstadt, Germany).
上述のキラル化合物R/S−5011およびCD−1ならびに式IVおよびVで表される化合物は、極めて高度ならせんねじれ力(HTP)を呈し、それゆえ本発明の目的のために特に有用である。 The above-mentioned chiral compounds R / S-5011 and CD-1 and the compounds of the formulas IV and V exhibit very high helical twisting power (HTP) and are therefore particularly useful for the purpose of the present invention .
液晶媒体は好ましくは、好ましくは上の式IV、特にCD−1、および/または式Vおよび/またはR−5011またはS−5011から選択される、1〜5個の、特に1〜3個の、極めて好ましくは1個または2個のキラルドーパントを含み、極めて好ましくはキラル化合物はR−5011、S−5011またはCD−1である。 The liquid crystal medium is preferably selected from 1 to 5, in particular 1 to 3, preferably selected from the above formula IV, in particular CD-1 and / or the formula V and / or R-5011 or S-5011. Most preferably, the chiral compound comprises one or two chiral dopants, most preferably the chiral compound is R-5011, S-5011 or CD-1.
液晶媒体におけるキラル化合物の量は、全体の混合物の好ましくは1〜20%、特に1〜15%、極めて好ましくは1〜10重量%である。 The amount of chiral compound in the liquid crystal medium is preferably 1 to 20%, in particular 1 to 15%, very preferably 1 to 10% by weight of the total mixture.
以下の式VI
R5は、12個までのC原子を有するアルキル、アルコキシ、アルケニルまたはアルケニルオキシであり、
Formula VI below
L1〜L4はそれぞれ独立して、HまたはFであり、
Z2は、−COO−、−CH2CH2−または単結合であり、
mは、1または2である
から選択される1種または2種以上の添加剤を含む液晶媒体が、さらに好ましい。
L 1 to L 4 are each independently H or F,
Z 2 is —COO—, —CH 2 CH 2 — or a single bond,
More preferred is a liquid crystal medium comprising one or more additives selected from m and 1 or 2.
式VIで表される特に好ましい化合物は、以下の式から選択される
液晶媒体は、好ましくは上の式VIaかVIfから、とても好ましくはVIfから選択される、好ましくは1〜5種、特に1〜3種、とても好ましくは1種または2種を、好ましくは含む。 The liquid-crystalline medium preferably comprises preferably 1 to 5, in particular 1 to 3, particularly preferably 1 or 2, preferably from the above formulas VIa or VIf, very preferably from VIf.
液晶媒体における式VIで表される好適な添加剤の量は、全体の混合物の好ましくは1〜20重量%、特に1〜15重量%、特に好ましくは1〜10重量%である。 The amount of suitable additives of the formula VI in the liquid-crystalline medium is preferably 1 to 20% by weight, in particular 1 to 15% by weight, particularly preferably 1 to 10% by weight of the total mixture.
本発明による液晶媒体は、さらなる添加剤を通常の濃度で含有してもよい。これらのさらなる成分の総濃度は、全体の混合物に基づき、0.1%〜10%の、好ましくは0.1%〜6%の範囲である。それぞれ用いられる個々の化合物の濃度は、好ましくは0.1%〜3%の範囲である。これらのおよび類似の添加剤の濃度は、本願における液晶媒体の液晶成分および化合物の濃度の値および範囲に対し考慮に入れない。これはまた、ホスト媒体の成分のそれぞれの化合物の濃度が特定される場合にカウントされない、混合物において用いられる二色性色素の濃度にもあてはまる。それぞれの添加剤の濃度は常に、最終的にドープされた混合物に対して与えられる。 The liquid-crystal media according to the invention may contain further additives in conventional concentrations. The total concentration of these further components is in the range of 0.1% to 10%, preferably 0.1% to 6%, based on the total mixture. The concentration of the individual compounds used is preferably in the range of 0.1% to 3%. The concentrations of these and similar additives are not taken into account for the values and ranges of concentrations of liquid crystal components and compounds of liquid crystal media in the present application. This also applies to the concentrations of dichroic dyes used in the mixture, which are not counted when the concentration of the respective compound of the components of the host medium is specified. The concentration of each additive is always given to the finally doped mixture.
本発明による液晶媒体は、数種の化合物、好ましくは3〜30の、より好ましくは4〜20のおよび最も好ましくは4〜16の化合物からなる。これらの化合物は、慣用の方式で混合される。原則として、より少量で用いられる化合物の必要量を、より大量で用いられる化合物へと溶解させる。温度がより高い濃度で用いられる化合物の透明点よりも上である場合、溶解のプロセスの完了を観察することは、特に容易である。しかし、例えば、例えば化合物の均質なまたは共融混合物であることができる、いわゆる前混合を用いる、またはその成分が混合物自体を用いるようになっている、いわゆるマルチボトルシステムを用いる、他の慣用の方法により、媒体を調製することもまた可能である。 The liquid crystal media according to the invention consist of several compounds, preferably 3 to 30, more preferably 4 to 20 and most preferably 4 to 16 compounds. These compounds are mixed in the customary manner. In principle, the required amount of compound used in smaller amounts is dissolved into the compound used in larger amounts. It is particularly easy to observe the completion of the process of dissolution when the temperature is above the clearing point of the compound used at the higher concentration. However, other conventional, for example, using so-called multi-bottle systems, which can be, for example, homogeneous or eutectic mixtures of the compounds, so-called premixing, or whose components are adapted to use the mixture itself It is also possible to prepare the medium by the method.
特に好ましい混合物概念を、以下に示す:(用いられる略号は、表Aにおいて説明する)。 A particularly preferred mixture concept is shown below: (The abbreviations used are explained in Table A).
本発明による混合物は、好ましくは以下を含む
− 式Iで表される1種または2種以上の化合物を、総濃度で全体の混合物の1〜50重量%、特に5〜40重量%、とても好ましくは10〜30重量%の範囲で
および/または
The mixture according to the invention preferably comprises 1 to 50% by weight, in particular 5 to 40% by weight, of very particularly preferably 1 to 2% by weight of the total mixture of compounds of the formula I in total concentration, very preferably Is in the range of 10 to 30% by weight and / or
− 式IIIで表される1種または2種以上の化合物を、総濃度で全体の混合物の10〜95重量%、特に15〜90重量%、とても好ましくは20〜85重量%で、好ましくはこれらの化合物は式III−1a〜III−1eおよびIII−3a〜III−bから選択され、特に好ましくはこれらは以下を含む
− N−PGI−ZI−n−Z−GP−N、好ましくはN−PGI−ZI−7−Z−GP−Nおよび/またはN−PGI−ZI−9−Z−GP−N、全体としての混合物に基づいて、好ましくは>5%、特に10〜30%の濃度で、
および/または
− F−UIGI−ZI−n−Z−GU−F、好ましくはF−UIGI−ZI−9−Z−GU−F、全体としての混合物に基づいて、好ましくは>5%、特に10〜30%の濃度で、
および/または
− F−PGI−O−n−O−PP−N、好ましくはF−PGI−O−9−O−PP−、全体としての混合物に基づいて、好ましくは>1%、特に1〜20%の濃度で、
および/または
10 to 95% by weight, in particular 15 to 90% by weight, very preferably 20 to 85% by weight, of one or more compounds of the formula III, in total concentration, preferably in total The compounds of the formula III are selected from formulas III-1a to III-1e and III-3a to III-b, particularly preferably they comprise: -N-PGI-ZI-n-Z-GP-N, preferably N- PGI-ZI-7-Z-GP-N and / or N-PGI-ZI-9-Z-GP-N, preferably at a concentration of> 5%, in particular 10 to 30%, based on the mixture as a whole ,
And / or-F-UIGI-ZI-n-Z-GU-F, preferably F-UIGI-ZI-9-Z-GU-F, preferably> 5%, in particular 10, based on the mixture as a whole At a concentration of ~ 30%,
And / or -F-PGI-O-n-O-PP-N, preferably F-PGI-O-9-O-PP-, preferably> 1%, in particular 1 to 10, based on the mixture as a whole At a concentration of 20%
And / or
− N−PP−O−n−O−PG−OT、好ましくはN−PP−O−7−O−PG−OT、全体としての混合物に基づいて、好ましくは>5%、特に5〜30%の濃度で、
および/または
− N−PP−O−n−O−GU−F、好ましくはN−PP−O−9−O−GU−F、全体としての混合物に基づいて、好ましくは>1%、特に1〜20%の濃度で、
および/または
− F−PGI−O−n−O−GP−F、好ましくはF−PGI−O−7−O−GP−Fおよび/またはF−PGI−O−9−O−GP−F、全体としての混合物に基づいて、好ましくは>1%、特に1〜20%の濃度で、
および/または
− N−GIGIGI−n−GGG−N、特にN−GIGIGI−9−GGG−N、全体としての混合物に基づいて、好ましくは>5%、特に10〜30%の濃度で、
および/または
− N−PGI−n−GP−N、好ましくはN−PGI−9−GP−N、全体としての混合物に基づいて、好ましくは>5%、特に15〜50%の濃度で、
および/または
Preferably> 5%, in particular 5 to 30%, based on the mixture as a whole, N-PP-O-n-O-PG-OT, preferably N-PP-O-7-O-PG-OT At the concentration of
And / or-N-PP-O-n-O-GU-F, preferably N-PP-O-9-O-GU-F, based on the mixture as a whole, preferably> 1%, in particular 1 At a concentration of ~ 20%,
And / or -F-PGI-O-n-O-GP-F, preferably F-PGI-O-7-O-GP-F and / or F-PGI-O-9-O-GP-F, Preferably at concentrations of> 1%, in particular 1 to 20%, based on the mixture as a whole
And / or N-GIGIGI-n-GGG-N, preferably N-GIGIGI-9-GGG-N, preferably at a concentration of> 5%, in particular 10-30%, based on the mixture as a whole
And / or N-PGI-n-GP-N, preferably N-PGI-9-GP-N, preferably at a concentration of> 5%, in particular 15 to 50%, based on the mixture as a whole
And / or
− 式VIで表される1種または2種以上の好適な添加剤、全体としての混合物の1〜20重量%、特に1〜15重量%、とても好ましくは1〜10重量%の範囲の総濃度で、これらの化合物は好ましくは式VIa〜VIfから選択され、これらは特に好ましくは以下を含む
− PP−n−N、全体としての混合物に基づいて、好ましくは>1%、特に1〜20%の濃度で
および/または
-A total concentration in the range of 1 to 20% by weight, in particular 1 to 15% by weight, very preferably 1 to 10% by weight, of one or more suitable additives of the formula VI, the mixture as a whole These compounds are preferably selected from the formulas VIa to VIf, which are particularly preferably comprising> PP-n-N, preferably> 1%, in particular 1-20%, based on the mixture as a whole And / or at the concentration of
− 1種または2種以上の化合物、全体の混合物の好ましくは1〜20重量%、特に1〜15重量%、とても好ましくは1〜10重量%の範囲で、これらの化合物は好ましくは式IV、VおよびR−5011またはS−5011から選択され、特に好ましくは以下を含む
− R−5011、S−5011またはCD−1、全体としての混合物に基づいて、好ましくは>1%、特に1〜20%の濃度で。
Preferably in the range of 1 to 20% by weight, in particular 1 to 15% by weight, very preferably 1 to 10% by weight of one or more compounds, of the total mixture, these compounds are preferably compounds of the formula IV It is preferably selected from V and R-5011 or S-5011, particularly preferably> 1%, in particular 1 to 20, based on the mixture as a whole, including-R-5011, S-5011 or CD-1. At a concentration of%.
式Iで表されるビメソゲン化合物およびこれらを含む液晶媒体は、液晶ディスプレイ、例えばSTN、TN、AMD−TN、温度補償、ゲストホスト、相変化または表面安定化またはポリマー安定化コレステリックテクスチャ(SSCT、PSCT)ディスプレイなどにおいて、特にフレキソエレクトリックデバイスにおいて、能動および受動光学素子、例えば偏光板、補償板、反射板、配向層、カラーフィルターまたはホログラフィック素子において、接着剤、異方性機械特性を有する合成樹脂、コスメティクス、診断薬、液晶顔料において、装飾および保安用途のために、非線形光学、光学式情報ストレージにおいて、またはキラルドーパントとして用いることができる。 The bimesogenic compounds of the formula I and the liquid-crystalline media comprising them are liquid-crystal displays, such as STN, TN, AMD-TN, temperature compensation, guest host, phase change or surface stabilization or polymer stabilized cholesteric texture (SSCT, PSCT ) In displays and the like, especially in flexoelectric devices, active and passive optical elements such as polarizers, compensators, reflectors, alignment layers, color filters or holographic elements, adhesives, synthetic resins with anisotropic mechanical properties It can be used in cosmetic, diagnostics, liquid crystal pigments, for decoration and security applications, in non-linear optics, in optical information storage, or as chiral dopants.
式Iで表される化合物およびその得ることができる混合物は、フレキソエレクトリック液晶ディスプレイに対し特に有用である。それゆえ、本発明のもう1つの目的は、式Iで表される1種または2種以上の化合物を含む、または式Iで表される1種または2種以上の化合物を含む液晶媒体を含む、フレキソエレクトリックディスプレイである。 The compounds of the formula I and their obtainable mixtures are particularly useful for flexoelectric liquid crystal displays. Thus, another object of the present invention comprises a liquid crystalline medium comprising one or more compounds of the formula I or comprising one or more compounds of the formula I , Flexo electric display.
式Iで表される本発明のビメソゲン化合物およびそれらの混合物は、それらのコレステリック相において、専門家に公知の方法、例えば表面処理または電解により、異なる配向へと整列する。例えば、これらはプラナー(グラジャン)状態へと、フォーカルコニック状態へと、またはホメオトロピック状態へと配向させることができる。強力な双極子モーメントを有する極性基を含む式Iで表される本発明の化合物はさらに、フレキソエレクトリック切り替えを施すことができ、それゆえ電気光学スイッチまたは液晶ディスプレイにおいて用いることができる。 The inventive bimesogenic compounds of the formula I and their mixtures are aligned in their cholesteric phase into different orientations by methods known to the expert, for example by surface treatment or electrolysis. For example, they can be oriented to a planar (Grajan) state, to a focal conic state, or to a homeotropic state. The compounds of the invention of the formula I which contain polar groups with strong dipole moment can furthermore be subjected to flexoelectric switching and can therefore be used in electro-optical switches or liquid crystal displays.
本発明の好ましい態様による異なる配向状態の間の切り替えは、以下において詳細に、式Iで表される本発明の化合物の例に対して、例示的に記載される。 The switching between different orientation states according to a preferred embodiment of the invention is described in detail below in an exemplary manner for the example of the compounds of the invention represented by the formula I.
この好ましい態様によると、試料は電極層、例えばITO層で被覆された2つの平面平行ガラス板を含むセルへと配置され、コレステリックらせんの軸がセル壁に垂直に配向されるプラナー状態へとそのコレステリック相中に整列される。この状態はグラジャン状態としてもまた、そして例えば偏光顕微鏡で観察される試料のテクスチャはグラジャンテクスチャとして公知である。プラナー配向は、例えばセル壁の表面処理により、例えばポリイミドなどの配向層でのラビングおよび/または被覆により達成することができる。 According to this preferred embodiment, the sample is arranged into a cell comprising an electrode layer, for example two plane parallel glass plates coated with an ITO layer, into a planar state in which the axes of the cholesteric helix are oriented perpendicularly to the cell wall Aligned in the cholesteric phase. This state is also known as the grajan state and, for example, the texture of a sample observed with a polarizing microscope is known as a grajan texture. Planar alignment can be achieved, for example, by surface treatment of the cell walls, for example by rubbing and / or coating with an alignment layer such as polyimide.
高品質な配向およびわずかな欠陥のみを有するグラジャン状態はさらに、試料をアイソトロピック相へと加熱し、次いでキラルネマチック−アイソトロピック相転移近傍の温度でキラルネマチック相へと冷却し、そしてセルをラビングすることにより達成することができる。 Grauvian states with high quality orientation and only few defects further heat the sample to the isotropic phase, then cool to the chiral nematic phase at a temperature near the chiral nematic-isotropic phase transition, and rub the cell Can be achieved by
プラナー状態において、材料のらせんピッチおよび平均屈折率に依存して、試料は、反射の中心波長で、入射光の選択的反射を示す。 In the planar state, depending on the helical pitch and the average refractive index of the material, the sample exhibits selective reflection of incident light at the central wavelength of reflection.
電界が、例えば10Hz〜1kHzの周波数、および12Vrms/μmの振幅で電極へと適用されるとき、試料は、らせんが解かれ、分子が電界と平行に、つまり電極の平面と垂直に配向されるホメオトロピック状態へと切り替えられる。ホメオトロピック状態において、試料は通常の日光中で見るときは透過性であり、交差した偏光板の間に配置されるときは黒色に見える。 When an electric field is applied to the electrode, for example at a frequency of 10 Hz to 1 kHz and an amplitude of 12 V rms / μm, the sample is uncoiled and the molecules are oriented parallel to the electric field, ie perpendicular to the plane of the electrode. Switch to the homeotropic state. In the homeotropic state, the sample is transparent when viewed in normal sunlight and appears black when placed between crossed polarizers.
ホメオトロピック状態において電界が低減または除去されると、試料は、らせん軸が電界と垂直に、つまり電極の平面と平行に配向する、らせん状にねじれた構造を呈する、フォーカルコニックテクスチャを採る。フォーカルコニック状態はまた、そのプラナー状態において試料に弱い電界のみを適用することにより達成することができる。フォーカルコニック状態において、通常の日光中で見る際に試料は散乱し、交差偏光板中で明るく見える。 When the electric field is reduced or removed in the homeotropic state, the sample takes on a focal conic texture exhibiting a helically twisted structure in which the helical axis is oriented perpendicular to the electric field, ie parallel to the plane of the electrode. The focal conic state can also be achieved by applying only a weak electric field to the sample in its planar state. In the focal conic state, the sample scatters and looks bright in the crossed polarizers when viewed in normal sunlight.
異なる配向状態における本発明の化合物の試料は、異なる光の透過を呈する。それゆえ、それぞれの配向状態、ならびにその配向の質は、適用する電界強さに依存して、試料の光透過を測定することにより、制御することができる。このようにして、特定の配向状態およびこれらの異なる状態の間の転移を達成するために要する電界強さもまた、決定することができる。 Samples of the compounds of the invention in different orientations exhibit different light transmissions. Therefore, each orientation state as well as the quality of the orientation can be controlled by measuring the light transmission of the sample, depending on the applied field strength. In this way, the field strength required to achieve a particular orientation state and the transition between these different states can also be determined.
式Iで表される本発明の化合物の試料において、上述のフォーカルコニック状態は多くの無秩序な複屈折小ドメインからなる。好ましくはセルの追加のせん断を有する、フォーカルコニックテクスチャの核生成のための電界よりも大きな電界を適用することにより、広大な、良好に配向された領域において、らせん軸が電極の平面に平行である、均質に配向されたテクスチャが達成される。最先端のキラルネマチック材料の文献、例えばP. Rudquist et al., Liq. Cryst. 23 (4), 503 (1997)などによると、このテクスチャはまた均質に位置するらせん(ULH)テクスチャとも呼ばれる。このテクスチャは、本発明の化合物のフレキソエレクトリック特性を特徴付けるために必要である。 In samples of compounds of the present invention represented by Formula I, the focal conic state described above consists of many disordered birefringent small domains. By applying an electric field larger than that for nucleation of focal conic textures, preferably with an additional shear of the cell, the helical axis is parallel to the plane of the electrode in a large, well-oriented area Some uniformly oriented texture is achieved. According to the state-of-the-art chiral nematic material literature, such as P. Rudquist et al., Liq. Cryst. 23 (4), 503 (1997) etc., this texture is also called a homogeneously located helical (ULH) texture. This texture is necessary to characterize the flexoelectric properties of the compounds of the invention.
電界を増加または低減させる際のラビングしたポリイミド基板上の式Iで表される本発明の化合物の試料において典型的に観察されるテクスチャの順序を、以下に示す: The sequence of textures typically observed in samples of compounds of the present invention represented by Formula I on rubbed polyimide substrates in increasing or decreasing electric field is shown below:
ULHテクスチャから開始して、本発明のフレキソエレクトリック化合物および混合物は、電界の適用によりフレキソエレクトリック切り替えに施すことができる。これにより、セル基板の平面における材料の光学軸の回転が引き起こされ、交差偏光板の間に材料を配置させる際に透過の変化を導き出す。本発明の材料のフレキソエレクトリック切り替えはさらに、上記の導入部および実施例において詳細に記載される。 Starting from the ULH texture, the flexoelectric compounds and mixtures according to the invention can be applied to flexoelectric switching by the application of an electric field. This causes a rotation of the optical axis of the material in the plane of the cell substrate, leading to a change in transmission when placing the material between crossed polarisers. The flexoelectric switching of the material of the invention is further described in detail in the introduction and examples above.
フォーカルコニックテクスチャから開始して、例えば10kHzの、高周波数の電界を試料に適用し、一方でアイソトロピック相からコレステリック相へとゆっくりと冷却し、セルをせん断することにより、ULHテクスチャを獲得することもまた可能である。電界周波数は、異なる化合物に対し異なり得る。 Starting with the focal conic texture, apply a high frequency electric field, eg 10 kHz, to the sample while slowly cooling the isotropic phase to the cholesteric phase and shearing the cell to obtain the ULH texture Is also possible. The field frequency may be different for different compounds.
式Iで表されるビメソゲン化合物は、顕微鏡的に均質な配向で容易に整列させ、高値の弾性定数k11および高いフレキソエレクトリック係数eを液晶媒体中に導くことができるので、フレキソエレクトリック液晶ディスプレイにおいて特に有用である。 In a flexoelectric liquid crystal display, the bimesogenic compounds of the formula I can be easily aligned in a microscopically homogeneous orientation, leading to high elastic constants k 11 and high flexoelectric coefficients e in the liquid crystal medium. It is particularly useful.
液晶媒体は、好ましくは、
k11<1×10−10N、好ましくは<2×10−11N、およびフレキソエレクトリック係数e>1×10−11C/m、好ましくは>1×10−10C/mを呈する。
The liquid crystal medium is preferably
It exhibits k 11 <1 × 10 −10 N, preferably <2 × 10 −11 N, and flexoelectric coefficient e> 1 × 10 −11 C / m, preferably> 1 × 10 −10 C / m.
フレキソエレクトリックデバイスにおける使用とは別に、本発明のビメソゲン化合物ならびにその混合物はまた、他のタイプのディスプレイならびに他の光学および電気光学用途、例えば光学補償膜または偏向膜、カラーフィルター、反射コレステリック液晶(reflective cholesterics)、旋光パワー(optical rotatory power)および光学式情報ストレージなどに好適である。 Apart from its use in flexoelectric devices, the bimesogenic compounds according to the invention and mixtures thereof are also suitable for other types of displays and other optical and electrooptical applications, such as optical compensation or deflection films, color filters, reflective cholesteric liquid crystals (reflective Cholesterics, optical rotary power, optical information storage and the like.
本発明のさらなる側面は、セル壁がハイブリッド配向(hybrid alignment)条件を呈するディスプレイセルに関する。用語「ハイブリッド配向」またはディスプレイセルにおけるまたは2つの基板の間の液晶またはメソゲン材料の配向(orientation)は、第1のセル壁に隣接するまたは第1の基板上のメソゲン基がホメオトロピック配向を呈し、第2のセル壁に隣接するまたは第2の基板状のメソゲン基がプラナー配向を呈することを意味する。 A further aspect of the invention relates to a display cell in which the cell wall exhibits a hybrid alignment condition. The term "hybrid alignment" or orientation of the liquid crystal or mesogenic material in the display cell or between two substrates is such that the mesogenic groups adjacent to or on the first cell wall exhibit homeotropic alignment Mean that the mesogenic groups adjacent to the second cell wall or like the second substrate exhibit a planar orientation.
用語「ホメオトロピック配向」またはディスプレイセルにおけるまたは基板上における液晶またはメソゲン材料の配向は、液晶またはメソゲン材料におけるメソゲン基がそれぞれ、セルまたは基板の平面に対して実質的に垂直に配向することを意味する。 The term "homeotropic alignment" or alignment of the liquid crystal or mesogenic material in or on the display cell means that the mesogenic groups in the liquid crystal or mesogenic material are aligned substantially perpendicular to the plane of the cell or substrate, respectively. Do.
用語「プラナー配向」またはディスプレイにおけるまたは基板上の液晶またはメソゲン材料の配向は、液晶またはメソゲン材料におけるメソゲン基がそれぞれ、セルまたは基板の平面に対し実質的に平行に配向することを意味する。 The term "planar alignment" or alignment of liquid crystal or mesogenic material in or on a display means that the mesogenic groups in the liquid crystal or mesogenic material are aligned substantially parallel to the plane of the cell or substrate, respectively.
本発明の好ましい態様によるフレキソエレクトリックディスプレイは、2つの平行基板、好ましくは内側表面にインジウムスズ酸化物(ITO)などの透明導電層で被覆されたガラス基板、および該基板の間に設けられてなるフレキソエレクトリック液晶を含み、液晶媒体に関し、内側基板表面の1つがホメオトロピック配向状態を呈し、反対側の内側基板表面がプラナー配向状態を呈することを特徴とする。 A flexoelectric display according to a preferred embodiment of the present invention comprises two parallel substrates, preferably a glass substrate coated on the inner surface with a transparent conductive layer such as indium tin oxide (ITO), and the substrate A liquid crystal medium comprising flexoelectric liquid crystals characterized in that one of the inner substrate surfaces exhibits a homeotropic alignment and the opposite inner substrate surface exhibits a planar alignment.
プラナー配向は、例えば、基板の最上部(top)に適用される、例えばラビングしたポリイミドまたはスパッタリングしたSiOxなどの配向層により、達成することができる。 Planar alignment can be achieved, for example, by an alignment layer, such as rubbed polyimide or sputtered SiO x , applied to the top of the substrate.
代替的に、つまり追加の配向層を適用することなく、基板を直接的にラビングすることもまた可能である。例えば、ラビングは、ラビング布、例えばベルベット布により、またはラビング布で被覆した平棒で達成することが可能である。本発明の好ましい態様において、ラビングは少なくとも1つのラビングローラー、例えば基板にわたってブラシングする高速回転ローラーなどにより、または少なくとも2つのローラーの間に基板を置くことにより達成され、それぞれの場合においてローラーの少なくとも1つは任意にラビング布で被覆されている。本発明のもう1つの好ましい態様において、ラビングは、好ましくはラビング布で覆われているローラーの周りに、規定された角度で少なくとも部分的に基板を包むことにより達成される。 Alternatively, it is also possible to rub the substrate directly, without applying an additional alignment layer. For example, rubbing can be accomplished with a rubbing cloth, such as velvet cloth, or with a flat bar coated with a rubbing cloth. In a preferred embodiment of the invention, the rubbing is achieved by at least one rubbing roller, such as a high-speed rotating roller brushing over the substrate, or by placing the substrate between at least two rollers, in each case at least one of the rollers. One is optionally coated with a rubbing cloth. In another preferred embodiment of the invention, rubbing is achieved by wrapping the substrate at least partially at a defined angle, preferably around a roller covered with a rubbing cloth.
ホメオトロピック配向は、例えば、基板の最上部に被覆された配向層により達成することができる。ガラス基板上に用いられる好適な配向層は、例えば、アルキルトリクロロシランまたはレクチンであり、一方プラスチック基板に対しては配向手段としてレクチンの薄膜、シリカまたは高チルトポリイミド配向膜が使用され得る。本発明の好ましい態様において、シリカ被覆プラスチック膜が基板として用いられる。 Homeotropic alignment can be achieved, for example, by an alignment layer coated on top of the substrate. Suitable alignment layers used on glass substrates are, for example, alkyltrichlorosilanes or lectins, while for plastic substrates thin films of lectins, silica or high tilt polyimide alignment films can be used as alignment means. In a preferred embodiment of the invention, a silica coated plastic film is used as a substrate.
プラナーまたはホメオトロピック配向を達成するためのさらなる好適な方法は、例えばJ. Cognard, Mol.Cryst.Liq.Cryst. 78, Supplement 1, 1-77 (1981)に記載される。 Further suitable methods for achieving planar or homeotropic alignment are described, for example, in J. Cognard, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 78, Supplement 1, 1-77 (1981).
ハイブリッド配向状態を有するディスプレイセルを用いることにより、極めて高いフレキソエレクトリック切り替えスイッチ角、迅速な応答時間および良好なコントラストが達成される。 By using a display cell with a hybrid orientation state, very high flexoelectric changeover switch angles, rapid response times and good contrast are achieved.
本発明によるフレキソエレクトリックディスプレイはまた、ガラス基板の代わりにプラスチック基板を含み得る。プラスチック膜基板は、上述のラビングローラーによるラビング処理に対し特に好適である。 The flexoelectric display according to the invention may also comprise a plastic substrate instead of a glass substrate. The plastic film substrate is particularly suitable for the rubbing treatment by the rubbing roller described above.
本発明のもう1つの目的は、式Iで表される化合物が、ネマチック液晶混合物へと添加されるときに、ネマチックの下の相を作り出すことである。 Another object of the invention is to create a phase below the nematic when the compound of the formula I is added to the nematic liquid crystal mixture.
したがって、本発明による式Iで表されるビメソゲン化合物は、第2のネマチック相を通常はこの相の兆候を示さないネマチック混合物において誘発させることを許容する。さらに、式Iで表される化合物の量を変化させることにより、第2のネマチック相の相挙動を要求される温度へと合わせることを許容する。 Thus, the bimesogenic compounds of the formula I according to the invention allow to induce the second nematic phase in nematic mixtures which usually do not show any signs of this phase. Furthermore, varying the amount of the compound of the formula I allows to adjust the phase behavior of the second nematic phase to the required temperature.
これに対する例が与えられ、その得られることができる混合物はフレキソエレクトリック液晶ディスプレイに対し特に好適である。それゆえ、本発明のもう1つの目的は、第2のネマチック相を呈する式Iで表される1種または2種以上の化合物を含む液晶媒体である。 An example for this is given, the resulting mixture being particularly suitable for flexoelectric liquid crystal displays. Therefore, another object of the present invention is a liquid-crystalline medium comprising one or more compounds of the formula I which exhibit a second nematic phase.
さらなる労力なしに、当業者は、前述の記載を利用し、本発明をその最大限の程度にまで利用することができる。それゆえ以下の例は、単なる説明として考えられるべきであり、本開示の残りの部分を、全くいかようにも限定するものではない。 Without further effort, those skilled in the art can, using the preceding description, utilize the present invention to its fullest extent. Therefore, the following examples should be considered merely as illustrative and do not limit the remainder of the present disclosure in any way.
文脈が他に明確に示さなければ、本明細書で用いられる複数形の用語は本明細書中では単数形も含むものと解され、逆もまたあてはまる。 Unless the context clearly indicates otherwise, plural terms used herein are understood to be inclusive of the singular herein, and vice versa.
本明細書および本明細書の特許請求の範囲にわたって、用語「含む(comprise)」および「含有する(contain)」ならびにこれらの用語の変形、例えば「含んでいる(comprising)」および「含む(comprises)」は、「含むがそこへと限定しない(including but not limited to)」ことを意味し、他の成分を除外することを意図しない(および除外しない)。 The terms "comprise" and "contain" and variations of these terms, such as "comprising" and "comprises," are used throughout the specification and claims herein. ) Means “including but not limited to” and is not intended to exclude (and not exclude) other ingredients.
本願にわたって、これらの角度が、例えば3芳香族環、5芳香族環または5芳香族環など、小さい環の一部分であるなど、他に制限されなければ、いくつかの場合においていくつかの構造式においてこれらの角度は正確には表されてはいないが、3つの隣接する原子に結合するC原子における結合の、例えばC=CまたはC=O二重結合の、または例えばベンゼン環における角度は120°であること、ならびに2つの隣接する原子に結合するC原子における結合の、例えばC≡CにおけるまたはC≡N三重結合における、またはアリル位C=C=Cにおける角度が180°であることが、当業者に理解されるべきである。 Throughout the present application, some structural formulas in some cases, unless otherwise limited, such as that these angles are part of smaller rings, such as, for example, 3 aromatic rings, 5 aromatic rings or 5 aromatic rings These angles are not exactly represented in, but the angle at the C atom attached to three adjacent atoms, eg at C = C or C = O double bond, or at benzene ring is 120 °, and that the angle at the bond at the C atom bound to two adjacent atoms, eg at C≡C or C≡N triple bond, or at allylic position C = C = C is 180 ° And should be understood by those skilled in the art.
本発明の前述の態様に対する変化形もまたなされることができ、一方でなお本発明の範囲内にあると考えられるべきであろう。本明細書において開示されるそれぞれの特徴は、他に述べられない限り、同じ、均等のまたは類似の目的の役割をする代替の特徴により置き換えられてもよい。それゆえ、他に述べない限り、開示されるそれぞれの特徴は、一般的な一連の均等なまたは類似の特徴の一例にすぎない。 Variations to the above aspects of the invention may also be made, while still being considered as falling within the scope of the invention. Each feature disclosed in the specification may be replaced by an alternative feature serving the same, equivalent or similar purpose, unless stated otherwise. Thus, unless stated otherwise, each feature disclosed is only an example of a generic series of equivalent or similar features.
本明細書に開示される特徴の全ては、かかる構成および/またはステップの少なくともいくつかが互いに排他的である組み合わせを除き、任意の組合せで組み合わせてもよい。特に、本発明の好ましい組み合わせが本発明の全ての側面へと適用可能であり、任意の組合せで用いてもよい。同様に、必須でない組み合わせに記載される特徴は、(組み合わせにおいてではなく)別異に用いてもよい。 All of the features disclosed herein may be combined in any combination, except combinations where at least some of such configurations and / or steps are mutually exclusive. In particular, the preferred combinations of the invention are applicable to all aspects of the invention and may be used in any combination. Similarly, features described in non-essential combinations may be used differently (not in combination).
本願による媒体における全ての化合物の総濃度は、100%である。 The total concentration of all compounds in the medium according to the present application is 100%.
前述のおよび以下の例において、他に示されない限り、全ての温度は未修整でセルシウス度で設定され、全ての部およびパーセントは重量によってである。 In the foregoing and following examples, all temperatures are set unmodified and in degrees Celsius, and all parts and percentages are by weight, unless otherwise indicated.
以下の略号は、液晶化合物の液晶相挙動を説明するために用いられる:K=結晶;N=ネマチック;N2=第2のネマチック;SまたはSm=スメクチック;Ch=コレステリック;I=アイソトロピック;Tg=ガラス転移。記号の間の数字は、℃での相転移温度を示す。 The following abbreviations are used to explain the liquid crystal phase behavior of liquid crystal compounds: K = crystal; N = nematic; N2 = second nematic; S or Sm = smectic; Ch = cholesteric; I = isotropic; = Glass transition. The numbers between the symbols indicate the phase transition temperature in ° C.
本願においておよび特に以下の例において、液晶化合物の構造は、「頭文字(acronym)」とも称される、略号により表される。略号の対応する構造への変換は、以下の3つの表A〜Cにより単純明快である。 In the present application and in particular in the following examples, the structure of the liquid crystal compounds is represented by the abbreviations, also called "acronyms". The conversion of abbreviations to the corresponding structures is straightforward according to the following three tables A-C.
全ての基CnH2n+1、CmH2m+1およびClH2l+1は、好ましくはそれぞれn、mおよびl個のC原子を有する直鎖状アルキル基であり、全ての基CnH2n、CmH2mおよびClH2lは、好ましくはそれぞれ(CH2)n、(CH2)mおよび(CH2)lであり、ならびに−CH=CH−は好ましくは、トランス−それぞれEビニレンである。 All radicals C n H 2 n + 1 , C m H 2 m + 1 and C 1 H 2 l + 1 are preferably linear alkyl radicals having n, m and 1 C atoms, respectively, and all radicals C n H 2 n , C m H 2 m and C 1 H 2 l are preferably (CH 2 ) n , (CH 2 ) m and (CH 2 ) l , respectively, and -CH = CH- is preferably trans-E-vinylene respectively .
表Aは、環要素に関して用いられる符号を、表Bは結合基に関するもの、および表Cは分子の左手側および右手側末端基に関する符号に関するものを羅列する。
表Dは、例示的な分子構造をそれらのそれぞれのコードとともに一覧する。
Table A lists the symbols used for ring elements, Table B for linking groups, and Table C for codes for left and right hand end groups of the molecule.
Table D lists exemplary molecular structures with their respective codes.
表A:環要素Table A: Ring elements
表B:結合基Table B: Linking Groups
表C:末端基Table C: terminal group
好ましくは、本発明による液晶は、式Iで表される化合物に加え、以下の表の式で表される化合物の群から選択される1種または2種以上の化合物を含む。 Preferably, the liquid crystals according to the invention comprise, in addition to the compounds of the formula I, one or more compounds selected from the group of compounds of the following table.
表D
この表において、nは、他に明確に定義しない限り3および5〜15から、好ましくは3、5、7および9から選択された整数である。
In this table, n is an integer selected from 3 and 5 to 15, preferably 3, 5, 7 and 9, unless clearly defined otherwise.
化合物および合成例
合成例1:N−PP−SCO−9−COS−PP−Nの製造
Synthesis Example 1: Preparation of N-PP-SCO-9-COS-PP-N
ステップ1.2
ステップ1.3
ステップ1.4
生成物は、以下の相範囲:K 118 N 146 Iおよび2.31Cm−1N−1のe/Kを有する。e/Kは、以下に特定する混合物M−1に関して決定した。 The product has an e / K of the following phase range: K118N146I and 2.31 Cm- 1 N- 1 . e / K was determined for mixture M-1 specified below.
合成例2:N−PGI−S−9−S−GP−Nの合成
ステップ2.2
ステップ2.3
ステップ2.4
生成物は、以下の相範囲:K 95(X 64 N 84) Iおよび2.31Cm−1N−1のe/Kを有する。 The product has the following phase range: K 95 (X 64 N 84) I and an e / K of 2.31 Cm −1 N −1 .
合成例3:F−GIP−SCO−9−COS−PP−Nの製造
ステップ3.2
ステップ3.3
化合物例4およびそれ以降。
式Iで表される以下の化合物を、同様にして製造する。
The following compounds of the formula I are prepared analogously
上の表における材料は全般的に、公知の、より慣用のビメソゲン化合物、例えば以下の表に示すものなど、と比較して、向上した性能を示す。 The materials in the above table generally show improved performance as compared to known and more conventional bimesogenic compounds such as those shown in the following table.
比較の化合物例Comparison example compound
使用例、混合物例
典型的に、逆平行ラビングしたPI配向層を有する厚さ5.6μmのセルを、ホットプレート上に、フレキソエレクトリック(flexoelectric)混合物がアイソトロピック相にある温度で満たす。
Use example, mixture example Typically, a 5.6 μm thick cell with antiparallel rubbed PI alignment layer is filled on a hot plate at a temperature at which the flexoelectric mixture is in the isotropic phase.
セルを満たした後、透明点を含む相転移を、示差走査熱量測定(DSC)を使用して測定し、光学的検査によって確認する。光学的相転移測定のために、FP82ホットステージに接続したMettlerFP90ホットステージコントローラーを使用して、セルの温度を制御する。温度を、周囲温度から毎分摂氏5度の速度で、アイソトロピック相の開始が観察されるまで上昇させる。テクスチャ変化を、交差させた偏光子によって、オリンパスBX51顕微鏡を使用して観察し、それぞれの温度を書き留める。 After filling the cell, the phase transition including the clear point is measured using differential scanning calorimetry (DSC) and confirmed by optical inspection. The temperature of the cell is controlled using a Mettler FP90 hot stage controller connected to an FP82 hot stage for optical phase transition measurements. The temperature is increased at a rate of 5 degrees Celsius per minute from ambient temperature until the onset of the isotropic phase is observed. Texture changes are observed with crossed polarizers using an Olympus BX51 microscope and note the temperature of each.
ワイヤーを、次にセルのITO電極に、インジウム金属を使用して取り付ける。セルを、Linkam TMS93ホットステージコントローラーに接続したLinkam THMS600ホットステージ中に固定する。ホットステージを、オリンパスBX51顕微鏡中の回転ステージに固定する。 The wire is then attached to the ITO electrode of the cell using indium metal. The cell is clamped in a Linkam THMS 600 hot stage connected to a Linkam TMS93 hot stage controller. The hot stage is fixed on a rotary stage in an Olympus BX51 microscope.
セルを、液晶が完全にアイソトロピックであるまで加熱する。セルを、次に試料が完全にネマチックであるまで印加した電場の下で冷却する。駆動波形を、Tektronix AFG3021B任意波形発生器によって供給し、それを、Newtons4th LPA400電力増幅器によって送り、その後セルに印加する。セル応答を、Thorlabs PDA55フォトダイオードでモニタリングする。入力波形および光学的応答の両方を、Tektronix TDS 2024Bデジタルオシロスコープを使用して測定する。 The cell is heated until the liquid crystal is completely isotropic. The cell is then cooled under an applied electric field until the sample is completely nematic. The drive waveform is supplied by the Tektronix AFG 3021B arbitrary waveform generator, sent by the Newtons 4th LPA 400 power amplifier and then applied to the cell. Cell response is monitored with a Thorlabs PDA 55 photodiode. Both the input waveform and the optical response are measured using a Tektronix TDS 2024B digital oscilloscope.
材料のフレキソエラスチック(flexoelastic)応答を測定するために、光軸のティルトの大きさの変化を、増加する電圧の関数として測定する。これを、以下の方程式を使用することにより達成する:
式中、φは、最初の位置(つまりE=0である場合)からの光軸におけるティルトであり、Eは印加した電界であり、Kは弾性定数(K1およびK3の平均)であり、eはフレキソエレクトリック係数(式中e=e1+e3)である。印加した電界を、HP 34401Aマルチメーターを使用してモニタリングする。ティルト角を、前述の顕微鏡およびオシロスコープを使用して測定する。影響を受けないコレステリックピッチ、P0を、コンピューターに付けられたOcean Optics USB4000分光計を使用して測定する。選択的反射バンドを得、距離をスペクトルデータから決定する。 Where φ is the tilt at the optical axis from the initial position (ie when E = 0), E is the applied electric field, and K is the elastic constant (average of K 1 and K 3 ) And e are flexoelectric coefficients (wherein e = e 1 + e 3 ). The applied field is monitored using an HP 34401A multimeter. The tilt angle is measured using the aforementioned microscope and oscilloscope. The unaffected cholesteric pitch, P 0, is measured using a Ocean Optics USB 4000 spectrometer attached to a computer. Selective reflection bands are obtained and distances are determined from spectral data.
以下の例において示す混合物は、USHディスプレイにおいて使用するのに良好に適している。そのために、適切な濃度の使用するキラルドーパント(単数)または使用するキラルドーパント(複数)を、200nmまたはそれ以下のコレステリックピッチを達成するために適用しなければならない。 The mixtures shown in the following examples are well suited for use in USH displays. To that end, an appropriate concentration of chiral dopant (s) used or chiral dopants (s) used must be applied to achieve a cholesteric pitch of 200 nm or less.
比較混合物例1
ホスト混合物H−0
ホスト混合物H−0を調製し、調査する。
Host mixture H-0
Prepare host mixture H-0 and investigate.
混合物例1.1〜1.5
2%のキラルなドーパントR−5011および10%の合成例1の化合物を、混合物H−0に加え、混合物M−1.1を得、それを、その特性について調査する。
Mixture example 1.1-1.5
2% of the chiral dopant R-5011 and 10% of the compound of Synthesis Example 1 are added to mixture H-0 to obtain mixture M-1.1 which is investigated for its properties.
混合物例1:混合物M−1Mixture Example 1: Mixture M-1
この混合物(M−1)を調製し、調査する。それは、ULH方式に良好に適している。それは、35℃で301.5nmのコレステリックピッチを有する。この混合物のe/Kは、51℃の温度で2.31Cm−1N−1である。上に記載した調査を、それぞれ10%の式Iで表される数種の化合物をホスト混合物H−0において使用した合成例1の化合物の代わりに、2%のR−5011と一緒に使用して行う。結果を、以下の表に示す。
比較混合物例1.2:混合物H−1.1
以下の混合物(混合物H−1.1)を調製し、調査する。
The following mixture (mixture H-1.1) is prepared and investigated.
比較混合物例1.3:混合物H−1.2
以下の混合物(混合物H−1.1)を調製し、調査する。
The following mixture (mixture H-1.1) is prepared and investigated.
この混合物、混合物H−1.2は、108℃の透明点を有し、26.5℃でNからN2への転移を示す。それは、0.9T(N,I)で332nmのコレステリックピッチを有する。この混合物のe/Kは、0.9T(N,I)で、つまり70℃の温度で1.70Cm−1N−1である。 This mixture, mixture H-1.2, has a clearing point of 108 ° C. and exhibits an N to N 2 transition at 26.5 ° C. It has a cholesteric pitch of 332 nm at 0.9 T (N, I). The e / K of this mixture is 0.9 T (N, I), ie 1.70 Cm −1 N −1 at a temperature of 70 ° C.
混合物例2:混合物M−2
以下の混合物(混合物M−2)を調製し、調査する。
The following mixture (mixture M-2) is prepared and investigated.
この混合物、混合物M−2は、71℃の透明点[T(N,I)]を有し、25℃で第2のネマチック相からネマチック相への転移[T(N2,N)]を示す。それは、ULH方式に良好に適している。それは、35℃で320nmのコレステリックピッチを有する。この混合物のe/Kは、35℃の温度で4.0Cm−1N−1である。データは、5.4μmのセルギャップを有するセルからである。スイッチオン(τon,駆動)およびスイッチオフ(τoff,緩和)についての応答時間は、35℃で、および1.3V/μmの印加電場でそれぞれ2.1msおよび2.8msである。これらの値は、2.7V/μmの電場でそれぞれ0.6msおよび3.2msである。ディスプレイを「オン」および「オフ」状態の両方に能動的に駆動する場合に重要であるスイッチオンについての2倍の応答時間(double response time)(つまり2τon)は、この温度での3V/μmの電場で1.0msより尚低い。 This mixture, mixture M-2, has a clearing point [T (N, I)] at 71 ° C. and exhibits a transition from the second nematic phase to the nematic phase [T (N2, N)] at 25 ° C. . It is well suited to the ULH method. It has a cholesteric pitch of 320 nm at 35 ° C. The e / K of this mixture is 4.0 Cm −1 N −1 at a temperature of 35 ° C. Data are from cells with a cell gap of 5.4 μm. The response times for switch on (τ on , drive) and switch off (τ off , relaxation) are 2.1 ms and 2.8 ms at 35 ° C. and an applied electric field of 1.3 V / μm, respectively. These values are 0.6 ms and 3.2 ms, respectively, at an electric field of 2.7 V / μm. The double response time (or 2τ on ) for switch on, which is important when actively driving the display to both the “on” and “off” states, is 3V / m at this temperature. Even less than 1.0 ms at an electric field of μm
混合物例3:混合物M−3
以下の混合物(混合物M−3)を調製し、調査する。
The following mixture (mixture M-3) is prepared and investigated.
この混合物、混合物M−3は、72℃の透明点[T(N,I)]を有し、25℃でNからN2への転移[T(N,N2)]を示す。それは、ULH方式に良好に適している。それは、35℃で299nmのコレステリックピッチを有する。この混合物のe/Kは、35℃の温度で4.33Cm−1N−1である。 This mixture, mixture M-3, has a clearing point [T (N, I)] of 72 ° C and exhibits a transition from N to N2 [T (N, N2)] at 25 ° C. It is well suited to the ULH method. It has a cholesteric pitch of 299 nm at 35 ° C. The e / K of this mixture is 4.33 Cm −1 N −1 at a temperature of 35 ° C.
混合物例4:混合物M−4
以下の混合物(混合物M−4)を調製し、調査する。
The following mixture (mixture M-4) is prepared and investigated.
この混合物、混合物M−4は、100℃の透明点[T(N,I)]を有し、25℃でNからN2への転移[T(N,N2)]を示す。それは、ULH方式に良好に適している。それは、35℃で320nmのコレステリックピッチを有する。この混合物のe/Kは、35℃の温度で5.1Cm−1N−1である。35℃および3.3V/μmの印加電場でのスイッチオン(τon,駆動)およびスイッチオフ(τoff,緩和)についての応答時間の合計は、4.2msである。ディスプレイを「オン」および「オフ」状態の両方に能動的に駆動する場合に重要であるスイッチオンについての2倍の応答時間(つまり2τon)は、この電場および温度で尚0.5ms程度に低い。 This mixture, mixture M-4, has a clearing point [T (N, I)] of 100 ° C. and exhibits a transition from N to N2 [T (N, N2)] at 25 ° C. It is well suited to the ULH method. It has a cholesteric pitch of 320 nm at 35 ° C. The e / K of this mixture is 5.1 Cm −1 N −1 at a temperature of 35 ° C. The total response time for switch on (τ on , drive) and switch off (τ off , relaxation) at an applied field of 35 ° C. and 3.3 V / μm is 4.2 ms. The doubled response time (ie 2τ on ) for switch-on, which is important when actively driving the display to both “on” and “off” states, is still on the order of 0.5 ms at this field and temperature. Low.
混合物例5:混合物M−5
以下の混合物(混合物M−5)を調製し、調査する。
The following mixture (mixture M-5) is prepared and investigated.
Claims (8)
式中、
R11およびR12は、それぞれ独立してFまたはCNであり、
MG11およびMG12は、互いに独立して、式II−1、II−4、II−5、II−7、II−8およびII−14〜II−19
Pheは、1,4−フェニレンであり、
PheLは、1つ、2つまたは3つのフッ素原子により置換されている、1,4−フェニレンであり、および
Zは、単結合である、
の群から選択され、
Sp1は−(CH2)o−であり、およびoが、4〜19の整数であり、
X 11 は、−CO−S−または−S−であり、
X 12 は、X 11 と同一の基である、
で表されるビメソゲン化合物。 Formula I
During the ceremony
R 11 and R 12 are each independently F or CN ,
MG 11 and MG 12 are each, independently of one another, of the formulas II-1, II-4, II-5, II-7, II-8 and II-14 to II-19.
Phe is 1,4-phenylene,
PheL is 1,4-phenylene, which is substituted by one, two or three fluorine atoms, and
Z is a single bond,
Selected from the group of
Sp 1 is — (CH 2 ) o —, and o is an integer of 4 to 19,
X 11 is —CO—S— or —S—
X 12 is the same group as X 11
A bimesogenic compound represented by
R31−MG31−X31−Sp3−X32−MG32−R 32 III
式中
R31およびR32は互いに独立して、H、F、Cl、CNもしくはNCSであるか、または1〜25個のC原子を有する直鎖状または分枝のアルキル基(これは非置換であっても、ハロゲンまたはCNにより単置換または多置換されていてもよく、1つまたは2つ以上の非隣接のCH2基がそれぞれの場合において互いに独立して−O−、−S−、−NH−、−N(CH3)−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−CO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−CH=CH−、−CH=CF−、−CF=CF−または−C≡C−により酸素原子が互いにへと結合しないように置き換えられていることが可能である)であり、
MG31およびMG32は互いに独立して、メソゲン基であり、
Sp3は、5〜40個のC原子を含むスペーサー基(ここで1つまたは2つ以上の非隣接のCH2基はまた、−O−、−S−、−NH−、−N(CH3)−、−CO−、−O−CO−、−S−CO−、−O−COO−、−CO−S−、−CO−O−、−CH(ハロゲン)−、−CH(CN)−、−CH=CH−または−C≡C−により置き換えられていてもよい)であり、
X31およびX32は、互いに独立して、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−CO−O−、−CO−NH−、−NH−CO−、−CH2CH2−、−OCH2−、−CH2O−、−SCH2−、−CH2S−、−CH=CH−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−C≡C−または単結合であり、ならびに
式Iで表される化合物が除外されるという条件においてである
で表される化合物の群から選択される1種または2種以上の化合物を含むことを特徴とする、請求項4に記載の液晶媒体。 In addition, formula III
R 31 -MG 31 -X 31 -Sp 3 -X 32 -MG 32 -R 32 III
In which R 31 and R 32 are, independently of one another, H, F, Cl, CN or NCS, or a linear or branched alkyl group having 1 to 25 C atoms, which is unsubstituted Or even mono- or poly-substituted by halogen or CN, one or more non-adjacent CH 2 groups being in each case independently of one another -O-, -S-, -NH -, - N (CH 3 ) -, - CO -, - COO -, - OCO -, - OCO-O -, - S-CO -, - CO-S -, - CH = CH-, Oxygen atoms can be replaced by -CH = CF-, -CF = CF- or -C≡C- such that they do not bond to each other),
MG 31 and MG 32 independently of one another are mesogenic groups,
Sp 3 is a spacer group containing 5 to 40 C atoms, where one or more non-adjacent CH 2 groups are also —O—, —S—, —NH—, —N (CH 3 )-, -CO-, -O-CO-, -S-CO-, -O-COO-, -CO-S-, -CO-O-, -CH (halogen)-, -CH (CN) -, -CH = CH- or -C≡C-, which may be replaced;
X 31 and X 32 are each, independently of one another, —O—, —S—, —CO—, —COO—, —OCO—, —O—CO—O—, —CO—NH—, —NH—CO -, - CH 2 CH 2 - , - OCH 2 -, - CH 2 O -, - SCH 2 -, - CH 2 S -, - CH = CH -, - CH = CH-COO -, - OCO-CH = One or more compounds selected from the group of compounds represented by CH-, -C≡C- or a single bond, and under the condition that the compounds of formula I are excluded 5. A liquid crystal medium according to claim 4 , comprising
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